이 책의 저자는 경상국립대학교 약학대학 교수로서, 주요 연구 분야는 '천연물과 의약품의 효율적인 합성'입니다. 저자에 대한 간단한 소개로서 독자들은 드디어 이 책의 제목에 대한 의미를 유추할 수 있는데, '분자 조각가'란 바로 원자를 조립하거나 분해하여 우리가 소위 '약'이라 부르는 화합물을 만드는 사람들을 의미하는 것입니다.
이 책의 저자는 이와 같은 일을 하는 사람들을 분자 조각가들이라 지칭하였는데, 특이하게도 분자 조각가들이 만드는 조각품(약)은 외관 상의 아름다움을 추구하는 것이 아니라, '기능' 상의 아름다움을 추구하는데 있다는 것입니다. 즉, 화합물인 약의 기능은 인간에게 해로운 단백질에 찰싹 달라붙어 해당 단백질이 기능을 못하도록 하는데 있습니다. 이러한 약을 통해 우리는 건강을 되찾을 수 있고, 나아가 질병으로부터 안전한 삶을 살 수있게 보호를 받기도 합니다.
그렇다면, 분자를 '조각'한다는 행위의 구체적인 의미는 무엇일까요? 사실 분자라는 단위는 사람이 육안으로 구분을 할 수 없으며, 일반적인 현미경으로도 자세히 보기 어려워 이를 다룬다는 개념을 쉽게 정립하기는 어려워보이기 때문입니다. 이와 관련하여 저자의 설명에 따르면 분자를 조각하는 행위는 결국 분자들을 조합하여 화합물을 만드는 것을 의미합니다.
화합물을 만드는데 있어 특히 중요한 것은 바로 이 화합물을 만드는 '합성전략'을 짜는 것인데, 화합물은 그 성격 상 몸에 이로운 역할을 하기도 하지만(나쁜 단백질 제거), 화학자가 의도하지 않은 행동(독성 발현)도 할 수 있기 때문입니다. 즉, 화학자들의 최대의 숙제는 '정상적인 유전자나 단백질은 가만히 놔두면서, 이상이 있는 유전자나 단백질에만 결합할 수 있도록 차별화된 모양을 계획하고 만들어 내는 것'입니다.
이처럼, 저자는 책의 들어가는 말에서 위와 같이 분자조각자들의 역할에 대하여 간략히 설명하고 있으며, 이어 본격적으로 제1장 부터 제4장까지 약이 발견되고 만들어진 역사에 대하여 자세하게 설명합니다.
제1장, 운으로 찾아내다 (타이레놀, 페니실린, 디기탈리스 등)
제2장, 자연을 모방하다 (모르핀->헤로인->펜타닐, 탁솔, 아브락산, 아드레날린, 캡토프릴)
제3장, 사람을 연구하다 (메르캅토퓨린, 지도부닌=에이즈 백신), 프로테아제 저해제, 팍스로비드=코로나백신)
제4장, 물질을 창조하다 (바르비투르산->베로날->바르비탈->페노바르비탈->=강한 수면제, 부토바르비탈->펜토바르비탈=약한수면제, 소듐펜토탈=주사수면제(프로포폴 이전버전), 스코폴라민=진정제, 리브륨, 벤조디어제핀->졸피뎀=수면제, 탈리도마이드)
위에 요약된 화학물질의 이름만 보았을때, 화학과 약학에 대한 지식이 없는 사람(아마 대부분의 독자일 듯)이라면 읽을 엄두가 나지 않을 수 있겠으나, 필자 또한 문외한으로서 책을 읽은 소감으로는 어렵지만 충분히 이해가능하며, 특히 각 화학물질들이 어떻게 조각되어 개발되었는지의 과정을 드러다 보면 또다른 화학의 세상이 존재하고 있다는 사실에 감탄을 하게 된다는 점입니다. (특히, 제4장에서 다룬 '진실의 약'이란 명칭으로 불리는 스코폴라민의 경우 이종석이 주연으로 출연한 국내 드라마 W와 빅마우스에서도 동시에 등장했다는 점이 매우 흥미로웠습니다. 역시 세상은 아는 만큼 보이는 법입니다.)
그리고, 이어지는 제5장에서는 현대의 분자조각가들이 약을 만드는 방법에 대하여 소개를 합니다. 다소 실무적이고 이론적인 부분이라 단순히 지적 호기심을 충족하기 위해 책을 읽는 독자라면 이를 자세하게 기억하고 이해할 필요는 없겠으나, 분자조각가들이 어떠한 난관에 부딪히며 이를 해결하기위해 어떠한 노력을 하는지에 대하여 충분히 간접 체험해 볼 수 있는 내용이라 생각합니다. (단백질 합성이 힘든 이유는 잘 안 만들어지고, 잘 불리되지 않기 때문이며, '표적 단백질'을 발견해 내는 일은 로또만큼이나 어려운 일에 해당한다고 합니다.)
제6장에서는 mRNA와 분자 조각의 미래를 다루는데, 코로나 백신의 한 형태인 mRNA백신의 구조와 형태에 대해서 설명해 주는데, 이를 통해 전통적인 백신의 개발 과정을 어떻게 단축할 수 있었는지에 대한 내용을 이해할 수 있어, 백신이 작동하는 원리와 그 효과에 대한 막연한 의심을 줄일 수 있는 부분이라 생각되었습니다. (물론 일반 대중들은 화학적인 지식이 없기에 이론을 기반으로 한 합리적인 이해가 어렵다는 부분은 충분히 동의하는 바입니다.)
DNA, RNA, 단백질은 생명을 설명하는 기본 요소임.
코로나19 바이러스는 RNA를 기반으로 만들어진 바이러스임.
mRNA는 RNA의 한 종류로서 DNA에서 단백질을 생산하는 과정에서 일시적으로 나타남.
바이러스의 일부 유전자에 대한 mRNA를 투여한다면 일부 단백질만이 생성될 것이고, 이러한 단백질의 정보를 사람의 면역세포가 빠르게 인식하고 이를 통해 신속한 면역체계를 구성할 수 있음.
면역세포는 코로나19 바이러스의 외곽에 있는 돌기인 '스파이크' 단백질을 인지한다. 즉, 스파이크 단백질만을 생성하는 mRNA를 투여 가능하다면 원하는 목적의 달성이 가능한 것이다.
그러나 mRNA는 우리의 몸에서 아주 빠르게 분해 된다는 단점을 가지고 있다.
즉, mRNA의 안정성을 확보(첫번째 숙제)하기 위해서는 몸속에서 분해되는 것을 막고 우리 몸의 철통같은 경비 시스템을 속여야 할 필요가 있다.
2005년 mRNA의 안정성을 확보하기 위한 실마리, '슈도유리딘'을 활용한 방법이 확인되었다.
2010년 mRNA 치료제 연구가 본격적으로 진행되었고 기존에 연구를 이어오던 모더나, 화이자 등이 신속히 해당 기술을 코로나 바이러스 백신연구에 도입하였다.
그렇다고 임상시험을 대충한 것은 아니다. 빠르게 개발할 수 있었던 것은 개발의 다음 단계인 즉 대량생산을 개발과 동시에 진행했기 때문이다. (실패 가능성으로 대량생산은 동시 진행하지 않는 것이 원칙이나, 사태의 심각성으로 전세계의 투자금이 몰려 이와 같은 방법이 가능했음)
mRNA의 두번째 숙제인 세포 내로 mRNA를 전달하는 것 또한 수용성의 mRNA를 기름막으로 포장하여 우리의 몸에 넣는 기술이 개발되었다. (이는 분자 조각이라기보다도 분자 배송에 가깝다고 할 수 있다.)
참고로 노바벡스는 화이자, 모더나와는 다르게 스파이크 단백질을 직접 주입한다. (고전 방식에 해당함)
저자는 이 책을 마무리 하며 다음과 같이 말합니다.