2022년 노벨화학상

안데르탈인 DNA 분석하고 신약 개발 새 장 열어
노벨 화학상 수상자들. 캐롤린 버토치 스탠포드대 교수, 모텐 멜달 코펜하겐대 교수, 배리 샤플리스 스크립스연구소 연구원.

 123년 노벨상 역사에서 다섯 번째로 두 번 수상하는 과학자가 탄생했다. ‘노벨상 2관왕’인 셈이다. 배리 샤플리스(81) 미국 스크립스연구소 교수가 그 주인공으로, 그는 캐럴린 버토지(55·여) 미국 스탠퍼드대 교수, 모르텐 멜달(68) 덴마크 코펜하겐대 교수와 함께 올해 노벨 화학상을 공동 수상했다. 2001년 의약치료제 신물질 개발 공로로 수상한 후 이번이 두 번째다. 지금까지 노벨상을 두 번 받은 사람은 마리 퀴리와 존 바딘, 프레데릭 생어, 라이너스 폴링이었다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 5일(현지시간) 기자회견을 열고 샤플리스 교수와 버토지 교수, 멜달 교수를 2022년 노벨 화학상 수상자로 선정했다고 발표했다. 노벨위원회는 “올해 노벨 화학상은 어려운 과정을 더 쉽게 만드는 기술에 관한 분야”라며 “수상자들은 분자 구성 단위를 더 빠르고 효율적으로 결합할 수 있는 ‘생체직교 클릭화학’(Click Bioorthogonal Chemistry·컴퓨터 마우스를 조작하듯 여러 화학 성분을 쉽게 연결하는 분자조립 기술)의 기초를 마련했다”고 선정 배경을 밝혔다.

화학자들은 그동안 점점 더 복잡한 화학 물질을 만들기 위해 새로운 반응을 연구했지만, 이런 물질을 만드는 데는 시간과 비용이 필수적이다. 세 사람은 물질의 작은 분자를 빠르게 결합하는 반응을 연구하는 클릭화학 연구의 대가로 평가받는다. 노벨위원회는 “이들이 개발한 화학 반응은 전 세계적으로 세포를 탐구하고, 생물학적 과정을 추적하는 데 사용되고 있다”고 설명했다.

버토지 교수는 그동안 노벨상 수상자 맞추기로 유명해 ‘노벨상 족집게’로 불리는 톰슨-로이터 등에서 유력 후보로 단골 거론돼온 인물이다. 스탠퍼드대 화학과 교수로 재직하면서 ‘생물직교화학(Bioorthogonal Chemistry)’이라는 용어를 처음 만들었다. 노벨위원회는 버토지 교수에 대해 “클릭화학을 새로운 차원으로 발전시키고, 이 반응을 살아있는 생명체에 적용하는 데 성공했다”고 평가했다.

  한 분자에 질소 3개가 결합된 아자이드를 붙이고 다른 분자에 알킨을 붙여 구리를 촉매로 쓰면 두 분자가 트리아졸이라는 안정적 구조를 형성하며 결합한다. 상온 상압 환경에서 적은 에너지로 안정적으로 결합한다. 신약이나 산업 공정을 위해 신물질을 만드는 것은 대부분 에너지 소모가 크고 부산물이 많이 생기는 비효율적 과정이다. 하지만 클릭 화학 덕분에 쉽고효율적으로 신물질을 만들 수 있게 됐다.
 
  샤플리스가 아이디어를 제시했고, 그와 멜달이 각자 구리 촉매를 사용한 아자이드-알킨 고리화첨가반응을 고안했다. 버토지는 몸에 해로운 구리를 쓰지 않고 이 기법을 생체 세포에 적용하는 방법을 발견했다. 클릭 방식으로 암세포에 형광 물질을 붙여 몸에 악영향을 끼치지 않은 채 암을 관찰 연구할 수 있게 했다. 클릭 화학은 신약 개발과 질병 연구의 새 장을 열었다.