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콜드 스프링 하버 연구소

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콜드스프링하버 연구소 – 과학의 지평

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콜드 스프링 하버 연구소, 암 전이 늘리는 ‘비번역 RNA’ 발견 | 연합뉴스

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[과학칼럼] 주민과 만나는 콜드스프링하버 연구소 – 부산일보

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콜드 스프링 하버 연구소 – 요다위키

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• Most searched keywords: Whether you are looking for 콜드 스프링 하버 연구소 – 요다위키 콜드 스프링 하버 연구소(CSHL)는 암, 신경과학, 식물생물학, 유전체학, 정량생물학을 중심으로 한 연구 프로그램이 있는 민간 비영리 기관이다. CSHL(Cold Spring Harbor Laboratory)은 암, 신경과학, 식물생물학, 유전체학 및 정량생물학에 초점을 맞춘 연구 프로그램을 운영하는 민간 비영리 기관입니다.미국 국립암연구소(NCI)의 암센터 프로그램 지원을 받는 68개 기관 중 하나로 1987년부터 NCI 지정 암센터로 운영되고 있다.연구소는 분자 유전학과 분자 생물학의 발전에
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콜드스프링하버 연구소(Cold Spring Harbor Laboratory)는 미국 뉴욕주 롱아일랜드에 위치한 세계 최정상급 생명과학 연구소이자 교육기관이다. 규모가 작지만 분자생물학과 유전학 등에서 세계 선두를 달리고 있다. 네이처(Nature)지에 의해 연구결과 분야에서 세계 1위 기관으로 평가를 받았다. DNA 이중나선 구조를 발견한 제임스 왓슨, 옥수수 유전자를 해독하여 노벨상을 받은 바바라 매클린톡을 비롯하여 8명의 노벨 생리의학상 수상자를 배출했다.

역사 [ 편집 ]

1890년대 : 생물 교사 양성 연구소로 문을 열다. [ 편집 ]

19세기말, 브루클린 예술과학협회는 해양생물학을 전공하는 고등학교 교사와 대학 강사들을 양성하는 연구소를 설립하였다. 그 당시의 생물학자들은 다윈의 진화론의 결과들에 대하여 주로 연구했기 때문에, 많은 연구소들은 연구 대상인 동식물들이 가까이 위치하는 바닷가에 위치하였다. 롱아일랜드의 북쪽 해안가는 브루클린협회가 바다를 공부하기에 최적의 장소로 지목되었다. 1889년, 존 존스가 부지와 건물을 지원하여 콜드스프링하버의 남서쪽에 콜드스프링웨일링회사가 설립되었고, 첫 생물학 수업이 1890년 7월 7일에 시작되었다.

1904년 : 유전학 연구가 시작되다. [ 편집 ]

1898년, 진화생물학 교수님이신 찰스 다벤포트가 연구소의 책임자가 되고, 1900년, 그레고르 멘델의 유전학 연구가 재발견되면서 유전학에 대한 관심이 높아져 이 연구소의 다음 임무로 정해지게 되었다. 다벤포트는 워싱턴의 카네기 연구소에 콜드스프링하버 지역에서 유전학 연구 프로그램을 설립할 것을 발표하였다. 1904년 6월, 카네기 연구소의 유전학과에서 멘델의 연구를 재발견한 3대 인물 중 한 사람인 휴고 데 브리스의 설득 연설이 있었다.

1920-30년대 : 현대 암 연구의 기초가 되다. [ 편집 ]

1916년, 쥐의 암 관련 유전학에 관한 연구를 하던 클라란스 리틀은 일본산 왈칭 마우스 스트레인에서만 육종의 이식이 가능한 것을 발견하였다. 1928년, 칼레튼 멕드웰은 백혈병에 태어나기 전부터 노출되어 있는 마우스 스트레인을 발견하였다. 교배 실험을 통해 암에 저항성을 갖는 스트레인이 개발되었다. 멕드웰의 업적은 현대 암 연구의 기초가 되었다.

1924년, 찰스 다벤포트는 레지날드 헤리스를 생물학 실험실 지도자로 임명하였다. 헤리스는 실험실의 연구 프로그램을 바꾸어 정량 생물학, 특히 생리학과 생물물리학에 초점을 맞추게 되었다. 헤리스는 가장 큰 업적은 1933년에 정량 생물학에 관한 콜드스프링하버 심포지움을 열기 시작한 것이다.

1945년 : 박테리오파지 강의가 분자유전학의 기초가 되다. [ 편집 ]

1941년 밀리슬라브 데메렉이 생물학 연구소와 유전학 연구소 두 군데의 대표로 지정이 되었고, 미생물을 이용하는 새로운 유전학 연구의 시대를 열었다. 데메렉는 박테리아와 이를 감염하는 박테리오파지 이용한 연구를 시작하였고, 1945년에 멕스 델브뤽에게 첫 심화 과정인 파지(phage) 강의를 시작하도록 하였다. 이 강의에서 델브뤽과 살바도르 루리아를 포함하는 협업자들은 다른 연구자들에게 새로운 유전적 개념과 실험적 도구들을 소개하였다. 파지 강의는 분자 유전학의 발전에서 핵심적인 역할을 하였다. 이 강의를 수강한 많은 과학자들은 파지의 유전자의 물리적 기초를 다지는데 이를 응용하였다. 델브뤽과 루리아는 1969년 노벨상을 수상하였고, 세 번째 파지 유전학자인 알프레드 헐쉬는 1950년에 콜드스피링하버 연구소를 그의 과학적 본거지로 삼기 시작하였다.

1942년, 데메렉은 세계적 세포유전학자인 바바라 멕클린톡을 유전학 연구소로 초대하였다. 1944년, 그녀는 여자로서는 최초로 내셔널아카데미오브사이언스에 선정되었다. 1940년대, 멕클린톡은 옥수수에서의 불안정한 돌연변이에 관하여 연구하기 시작했고, 여기서 곧 전이성 유전인자를 발견하게 되었다. 1983년, 멕클린톡은 트랜스포존에 관한 연구로 노벨상을 수상하였다. 제2차 세계대전 중, 밀리슬라브 데메렉은 페니실리움 크라이소지눔의 돌연변이 스트레인을 이용한 연구를 시작하였다. 이 연구는 항암제인 페니실린 수득율을 높여주었고, 전쟁 중 미국에 큰 도움을 주었다.

1950년대 : 제임스 왓슨 DNA 발견은 생물학의 새로운 시대를 열다. [ 편집 ]

알프레드 헐쉐이가 1950년에 콜드스프링하버로 왔다. 2년 뒤, 그와 마르타 체이스는 현대 생물학에서 가장 유명한 실험 중 하나인 “웨어링 블랜더” 실험을 진행하였다. 여기서 다른 과학자들이 유전자가 단백질이 아니라 DNA로 이루어져 있다는 것을 확실히 하였다. 1953년 DNA 구조가 제임스 왓슨에 의해 “바이러스”라는 콜드스프링하버 심포지움에서 밝혀지고, 생물학에서의 새로운 시대를 열었다.

1968년 : 제임스 왓슨이 책임자가 되면서 넓어지는 임무. [ 편집 ]

1962년, 워싱턴의 카네기 연구소에 의해 유전학 연구소가 더 이상 후원을 받지 못하자 생물학 실험실과 합쳐져 “정량 생물학의 콜드스프링하버 연구소”가 되었다. (이는 이후 1970년에 “콜드스프링하버 연구소”로 명명되었다.) 처음 몇 년간 새로이 설립된 연구소는 재정적으로 어려웠으나 책임자인 존 카이른스의 도움으로 많이 안정화되었다. 1968년, 카이른스는 연구직을 그만두기로 하였고, 하버드 대학의 교수가 된 제임스 왓슨이 새로운 책임자가 되었다. 왓슨은 연구소의 초점을 암 연구로 옮겼다. 1969년, 젊은 바이러스 학자인 조 샘브룩을 고용하여 현재까지 계속되고 있는 종양 바이러스 그룹이 설립되었다.1973, 마침내 콜드스프링하버 연구소는 재정적 안정을 찾았다. 그 해 찰스 사미스 로버트손이 로버트손 연구 재단을 설립하여 8백만 달러를 기부하였다.

1970년대 이후, 연구소의 암에 관한 연구가 번창하였고, 연구 분야가 훨씬 넓어졌다. 1980년대, 연구소에서 식물의 연구가 새로이 떠올랐고, 식물 생물학 건물이 신설되었다. 1990년, 아놀드와 마벨 베크멘 연구소가 완공되고 나서 신경과학 연구 프로그램이 확연히 성장하였다.

연구 분야의 확장과 함께 왓슨의 지도 하에 교육 프로그램들이 많이 개발되었다. 상당 수의 박사 후 과정들이 생겼고, 1988년 최초로 유전학을 대중에게 교육하는 DNA 러닝 센터가 설립되었다. 1998년 왓슨스쿨이 설립되고 나서 CSHL 암유전체연구센터가 2년 뒤에 설립되면서 콜드스프링하버 연구소에서 교육과 연구가 잘 융합된 것을 보여준다.

1994~2009 : 새로운 리더십 그리고 연구소의 확장. [ 편집 ]

1994년, CSHL 과학자인 브루스 스틸멘이 연구소의 책임자가 되었고, 왓슨이 대표가 되었다. 스틸멘은 DNA 복제를 발견한 사람으로 1979년부터 연구소에서 일 하였고, 1993년 로열소셜치 펠로우로 선정되었고, 2000년 미국 내셔널아카데미오브카이언스 멤버가 되었다.

2003년, 왓슨은 챈서러가 되고, 스틸멘이 연구소의 대표이자 NCI 암센터의 책임자가 되었다.

2007년, 왓슨은 챈서러를 그만두고, 2008년에 명예 챈서러가 되었다. 연구소의 역대 최대 규모 확장이 2009년에 힐사이드 연구소들이 문을 열면서 이루어졌고, 새로이 건설된 6개의 빌딩들은 연구소를 40% 가량 확장시키는 동시에 200명의 관련된 연구원들을 수용할 수 있는 사택이 증축되었다.

연구 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소는 세계적으로 유명한 사설 연구소이자 교육기관이며 암, 신경과학, 식물학, 정량 생물학, 생물정보학과 유전학에 관한 연구 프로그램을 갖추고 있다. 연구 환경이 매우 통합적이어서 이 연구소의 과학자들은 생물학 분야의 가장 도전적인 문제들을 해결하기 위해 분야를 뛰어 넘어 공동으로 연구할 수 있다. 최종적인 목표는 이러한 기초적인 생물학적 기작 연구를 암, 뇌 질병 그리고 다른 질병들의 진단과 치료를 개선하기 위함이다. 본 연구소의 연구는 다른 대학, 병원, 생명기술과 제약분야의 과학자들과 공동으로 진행된다. 연구소 내 연구조직간의 과학적 교류와 새로운 아이디어 교환은 매년 전 세계에서 약 9,850명의 과학자들을 롱아일랜드의 콜드스프링하버 연구시설로 이끄는 훌륭한 미팅과 연구 과정들로 이루어진다. 최근에 새로 생긴 중국의 부설 연구소에는 추가적인 2,650명의 참여자를 이끈다. 연구소 과학자들의 혁신적인 정신, 비젼, 재능은 콜드스프링하버 연구소의 연구를 생명 과학 연구 분야의 가장 많이 인용된 연구 상위 1% 로 유지하는 원동력이다. 콜드스프링하버 연구소의 역동적이고 통합적인 환경은 또한 뛰어난 대학원생들과 박사 후 과정 연구자들을 위한 최고의 교육 경험을 촉진한다.

암 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소의 암 연구는 인간 암에 관련된 기본적인 생물을 이해하는 데에 주력하고 있다. 이렇게 기본적인 세포 활동 연구에 집중하는 이유는 암 세포에서 이러한 활동이 어떻게 바뀌는지 이해하는 것이 궁극적으로 실용적인 치료 방법의 틀을 제공하게 될 것이라는 전제를 기초로 하고 있다. 콜드스프링하버 연구소에서 개발된 몇몇의 기술적 개발을 토대로 다양한 종류의 암을 가진 마우스 모델들을 만들어 오고 있다. 더불어, 그러한 쥐들을 이용해 암의 발병과 진행에 관여하는 유전자들을 발견하고 특징을 찾고, 확인할 수 있게 되었다. 콜드스프링하버 연구소 암 연구 과정의 특별한 점은 상호 교류적이라는 것이다. 과학자들은 그들의 생각과 연구 과정의 궁금증들을 서로 공유하여 하나의 고립된 연구 환경에서는 불가능했던 막강한 시너지 힘을 발휘한다. 암 연구의 가장 첫 번째 목표는 마찬가지로 모든 주요 암에 대한 진단과 치료를 개선하기 위해 서로 공유하는 것이다.

콜드스프링하버 연구소는 국림 암 연구소(NCI)의 암 센터 프로그램의 지원을 받는 약 60여 개 연구소 중 하나이며, 1987년에 국립 암 연구소 암 센터로 지정되었다. 콜드스프링하버 연구소는 세 개의 주요 연구 분야로 구성되어 있고, 콜드스프링하버 연구소를 지원하는 10개의 소규모 연구원을 포함한다.

신경과학 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소는 행동에 내재된 뇌의 활동과 신경 회로를 이해하여 이 회로들의 어떠한 혼란이 알츠하이머 병, 자폐증, 조현증, 우울증과 같은 신경학적 질병들을 유발하는가에 대한 연구를 중점적으로 진행한다. 이를 위해 설치류와 초파리 모델에 분자학적, 세포학적, 유전학적, 발생학적, 이론적, 생리학적, 행동학적 방법을 적용해 연구한다.

콜드스프링하버 연구소의 신경과학 연구는 매우 협력적이고, 감각 과정, 인지 과정, 인지장애라는 세 가지 큰 주제로 나뉜다. 감각 과정 그룹은 감각 표상(청각, 후각, 시각)과 의사결정에 관한 기본적인 질문들에 대해 연구한다. 인지 과정 그룹은 현대적인 신경과학 연구 방법을 이용해 집중, 기억, 의사결정을 포함하는 인지 과정의 바탕이 되는 신경 기작을 연구한다. 이러한 연구는 본래 영장류와 같은 인간이 아닌 동물들로만 연구되어 왔다. 인지 장애 그룹은 자폐증과 조현과 같은 질병들의 유전적 배경에 관한 최신 연구를 바탕으로 신경 회로와 시냅스 기능이 어떻게 방해받는 지 연구한다. 또한, 뇌의 회로, 연결, 기능에 대한 이해를 높히기 위한 새로운 해부학적 방법을 개발하려는 노력도 있다.

식물학 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소의 식물학 그룹은 곡물의 생산성, 생물다양성, 그리고 기후 변화에 영향을 끼치는 식물 발달과 유전 기본 기작을 연구한다. 그들은 애기장대풀, 옥수수, 최근에는 토마토를 모델로 사용해 1940년대와 50년대에 본 연구소에서 진행되어 노벨상을 받은 바바라 맥클린톡(Barbara McClintock)의 연구를 바탕으로 확장하여 연구중이다. 그녀가 발견한 전이성 유전 인자, 또는 점핑 진(jumping genes)은 에피제놈을 재정비하고 콜드스프링하버 연구소에서 애기장대풀과 옥수수의 기능 유전학 연구를 하는 데 이용되고 있다.

유전학 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소는 에피제노믹 시퀀싱, 프로파일링과 더불어 애기장대풀, 쌀, 수수, 옥수수와 같은 식물 유전자 시퀀싱 프로젝트에 다수 참여하고 있다. 본연구소는 아이플랜트 사이버인프라스트럭쳐 콘소시움( iPlant Cyberinfrastructure consortium)과 롱아일랜드 생체연료 연합(Long Island Biofuels Alliance)의 일부이다. 연구소는 주변에 업랜드 팜(Upland Farm)이라 불리는 12에이커의 농작지를 소유하고 있으며, 그 곳에서 전문가가 연구를 위한 옥수수, 토마토, 애기장대풀을 기른다.

정량 생물학 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소는 최근 정량생물학을 위한 시몬스 센터(Simons Center for Quantitative Biology, 이하 SCQB)를 개관했다. SCQB의 연구원들은 응용 수학, 컴퓨터 과학, 이론 물리학, 공학을 전공했다. SCQB 연구원들은 콜드스프링하버 연구소의 다른 연구원들과 긴밀히 소통할 것이고, 유전 분석학, 신경생물학, 진화생물학, 그리고 신호 이미지 과정학 분야에 그들의 특별한 방법을 적용할 것이다.

교육 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소의 교육 프로그램은 학생들에게 생물에 관련된 최신 아이디어와 발견 및 기술 등을 소개하고, 세계에서 가장 잘 나가는 과학자들과 함께 연구할 수 있는 기회를 제공한다. 연구소가 생물학 첫 번째 강의를 시작한 것은 어연 1세기가 지난 1890년이다. 그 이래로 교육 기관으로서의 역할은 꾸준히 커져왔다. 현대에 와서는 어린이들, 선생님들, 학생들, 대학생, 대학원생들, 그리고 과학자들을 대상으로 하는 프로그램이 개발되었다.

학생들을 위한 과정 [ 편집 ]

DNA 러닝센터(DNALC)는 세계에서 최초로 일반 대중들에게 유전학 교육을 위해 설립된 기관이다.

프로그램 [ 편집 ]

실험, 컴퓨터 활용, “우리의 유전자” 박물관 전시 관람, 멀티미디어 프레젠테이션 등의 활동 일주일간의 유전체 워크샵을 포함하는 중고등학생들을 대상으로 하는 여름 캠프 선생님들을 위해 열리는 미국 전역의 연계된 기관들에서 진행되는 워크샵 필드트립과 과학 특강 등을 포함하는 지역 학교에서 진행되는 멤버십 프로그램

“미래를 위한 파트너” 프로그램은 롱아일랜드 고등학교 학생들을 연구소로 초대하여 의과학 연구를 소개하는 과정이다. 매년 2월 초 롱아일랜드 고등학교 의장이 세 명의 학생들을 선정하면 연구소 측으로 전달이 된다. 여기서 선발된 학생들은 9월부터 이듬해 3월까지 매주 최소 10시간을 연구소에서 보내며 멘토의 지도 하에 연구를 진행한다. 프로그램의 마지막에 학생들은 구두 발표를 한다. 프로그램의 최고 장점은 학생들이 연구실 생활을 경험할 수 있고 상대적으로 젊은 과학자들을 만날 수 있다는 것이다.

“일일 교수 체험” 프로그램은 유능한 고등학교 학생들이 일정 기간 동안 과학을 접할 수 있게 하는 또 다른 제도이다. 여기서 학생들에게 연구실 밖에서 이뤄지는 커뮤니케이션이나 피어 리뷰를 경험해볼 수 있다. 학생들은 다양한 과학 관련 미팅이 열리는 학회나 포스터 세션에 참여하며, 과학자로서의 삶을 체험한다. 과학과 연구에 관심이 많은 고등학생들이면 누구나 지원할 수 있으며, 관련된 주제에 관한 기본적 지식이 없어도 가능하다. 이 프로그램은 가을에 세 번, 봄에 세 번으로 일 년에 총 여섯 번 열리며, 지원은 늦어도 각 세션 시작 삼 주 전에 마감된다.

대학생들을 위한 과정 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소의 대학생들을 위한 과정으로 실질적으로 기술을 배운 젊은 과학자들이 연구소의 일원으로 참여할 수 있는 기회를 제공한다. 매년, 전 세계 학생들 중 25명이 10주 간의 여름 프로그램에 초청되어 연구소의 전문가들과 일하며 암생물학, 신경과학, 식물학, 세포분자생물학, 유전학, 생물정보학 및 유전체학 등의 분야에서 연구를 진행한다. 참가자들은 과학적 분석, 실험 방법, 이론적 원리, 과학적 토론 방법 등을 배운다. 이 과정을 마친 학생들은 그들을 대상으로 열리는 세미나와 행사들에 참여하게 된다. 매년 여름 막바지에 열리는 심포지움에서 학생들은 그들의 연구를 콜드스프링하버 연구소 커뮤니티 전체 앞에서 발표할 기회를 가지며 프로젝트에 관한 논문도 작성한다.

박사 과정 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소에서 생물학 분야에서의 박사 과정을 밟을 수 있다. 학생들, 박사 후 과정 연구원들, 그리고 교수들이 서로 가까이에서 연구하는 국제적 과학 커뮤니티로 친밀하고 상호적인 분위기를 형성한다. 대학원생들은 왓슨스쿨을 통해 박사 후 과정을 밟거나 스토니 브룩 대학에서 대학원 과정을 다닐 수 있다.

왓슨 스쿨 [ 편집 ]

왓슨 스쿨에서의 박사 과정은 대학원 교육에서 충분한 능력을 발휘한 학생들을 위해 설립되었다. 커리큘럼은 학생들이 전문적 학자가 되어 그들의 연구와 미래에 필요한 지식을 습득할 수 있도록 짜여져 있다.

스토니 브룩 대학과의 연계 과정 [ 편집 ]

20년이 넘는 기간 동안, 스토니 브룩 대학의 대학원생들이 콜드스프링하버 연구소로 와서 박사 과정을 마쳤다. 이 연계 과정은 학생들이 스토니 브룩 대학, 콜드스프링하버 연구소, 브루크헤븐 국립 연구소의 전문가들과 연구할 수 있도록 해준다. 이 프로그램에 참여하는 학생들은 스토니 브룩 대학에서 강의를 듣고, 앞의 세 기관 중 원하는 곳에서 연구를 진행할 수 있다.

박사 후 과정 [ 편집 ]

콜드스프링하버 연구소는 과학자들을 교육시키고 양성할 의무가 있다.

펠로우 프로그램 [ 편집 ]

교수의 지도 아래에 학생들이 자신만의 연구를 진행할 수 있다. 독립된 실험실과 기술보조인을 둘 수 있으며, 연구소의 모든 자원들을 이용할 수 있다.

박사 후 연구 [ 편집 ]

박사 후 연구원들은 콜드스프링하버 연구소의 연구에 있어 핵심적인 역할을 한다. 연구소에는 150명이 넘는 박사 후 연구원들이 있다.

회의와 강좌 [ 편집 ]

전 세계 1만 명 정도의 과학자들이 매년 콜드스프링하버 연구소의 회의나 강좌에 참여한다. 이런 프로그램들은 생명과학과 관련된 넓은 분야에서 다양한 주제를 가지고 진행된다.

벤버리 센터 회의 [ 편집 ]

벤버리 센터 회의는 지정된 사람들만 참여할 수 있는 것으로 30~40명의 과학자들이 분자 생물학, 분자유전학, 인간 생물학, 신경과학 그리고 과학 정책에 관한 워크샵에 초대된다.

참고 문헌 [ 편집 ]

Charlotte Hunt-Grubbe (October 14, 2007). “The elementary DNA of Dr Watson”. The Times. Retrieved August 31, 2011. “James Watson retires amidst race controversy”. New Scientist. 25 October 2007. Retrieved August 31, 2011. “Dr. James D. Watson Retires as Chancellor of Cold Spring Harbor Laboratory” (Press release). Cold Spring Harbor Laboratory. October 25, 2007. Retrieved August 31, 2011.

권춘탁 (Cold Spring Harbor Laboratory)

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

도시농업의 여러 형태 중, 우리 나라에서는 ‘식물 공장’으로도 잘 알려진 ‘수직 농업 (Vertical farming)’은 20여년 전 처음 제안된 이후에 지속 가능한 (Sustainable) 농업의 일환으로 세계적으로 급속도로 성장하였습니다. 수직 농업은 실내에서 햇빛이 아닌 인공 광원으로 LED등을 이용하고, 보통 토양없이 수경재배 (Hydroponics) 또는 공중재배 (Aeroponics)를 하는 것이 큰 특징입니다. 수직 농업의 또다른 특징 중 하나는 매우 좁은 공간에 세로로 겹겹이 층을 쌓아올려 단위 면적당 재배 공간을 넓혀 생산량을 늘릴 수 있다는 것입니다. 현재 우리 나라뿐만 아니라 미국, 일본, 유럽, 중국 등지에서도 많은 수직 농업 기업이 채소 작물을 재배하고 그것을 소비자에게 제공하고 있습니다.

하지만 현재 수직 농업은 한계 또한 명확합니다. 그 중 가장 큰 한계점은 수직 농업을 통해 재배되는 대부분의 작물이 오직 상추같은 잎채소에 국한되어 있다는 것입니다. 열매채소의 경우 비교적 식물체의 크기가 작은 딸기 이외에는 거의 시도가 되지 않았습니다. 대부분의 열매채소는 열매의 크기에 비해 잎과 줄기를 포함한 식물체 자체가 길고 무성하게 자라는 특징이 있기 때문입니다. 예를 들어, 일반적인 토마토의 경우 줄기가 끊임없이 생장을 하기 때문에 한 식물체가 사람 키를 훌쩍 넘기기도 합니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 무작위 돌연변이 생성 방법 (Random mutagenesis) 과 크리스퍼 유전자 편집 기술을 이용해 대표적 열매채소인 토마토의 식물체를 소형화하는 연구를 진행하였습니다. 그렇게 해서 SlERECTA (SlER) 라는 유전자를 발견하였고, 이것의 기능이 상실하였을 경우 식물체 모든 줄기의 마디 사이가 짧아지는 것을 확인하였습니다. 그로 인해 열매와 열매 사이의 거리가 좁아져 매우 압축된 형태의 토마토열매송이를 얻을 수 있었습니다. 하지만 SlER 유전자의 편집만으로는 이상적인 소형 식물체를 얻을 수가 없었습니다. 그래서 여기에 유한 생장과 조기 개화를 유도하는 두개의 개화 조절 유전자 SP와 SP5G를 더 편집하였습니다. 그렇게 해서 얻은 식물체는 압축된 열매송이 뿐만 아니라, 열매송이 간의 거리 역시 짧아져 식물체의 모든 열매가 집약적으로 열렸습니다. 또한 열매 생산도 매우 빠른 특징을 보여 조기 수확을 가능하게 하였습니다. 여러 번에 걸쳐 수행된 생산량 테스트를 통해 소형화된 식물체의 토마토 수확량은 기존 품종에 비해 거의 차이가 없는 것을 확인하였고, 열매 당도 또한 그대로 유지되는 것을 확인하였습니다.

여기서 더 나아가 이 개념을 여러 방울 토마토 품종 뿐만 아니라 또 다른 가짓과 작물인 ‘꽈리 (Groundcherry)’ 에도 도입하였고, 결국 새로운 소형 토마토 및 꽈리를 개발할 수 있었습니다. 그리고 수직 농업 기업 Freight Farms와의 협력을 통해 매우 제한된 실내 공간 조건에서 해당 토마토와 꽈리의 열매 생산에 성공하였습니다. 다시 말해 이번에 새로 개발한 소형화된 우수 품종들은 단지 과학적인 가치 뿐만 아니라 도시 농업에 즉시 이용될 수 있다는 것에 큰 의의가 있다고 할 수 있습니다. 끝으로 이 작물들이 도시농업뿐만 아니라 언젠가 지구 밖 우주에서도 재배가 되기를 기대하고 있습니다.

사실 연구 초기에 SlER 유전자를 처음 밝혀냈을 당시 기쁘면서도 약간 실망스러웠습니다. 왜냐하면 SlER 유전자의 상동유전자인 애기장대의 ERECTA에 관련된 분자생물학적 연구가 지난 20여년 동안 매우 많이 진행되어 있었고, 그래서 이 유전자 자체만으로는 연구의 독창성이 떨어졌기 때문입니다. 그러한 이유로 현재까지 진행된 것들과는 다른 종류의 연구를 하고 싶었고, 평소에 관심있었던 도시농업에 제 아이디어와 실험 결과를 연결시켜 논문을 마무리 할 수 있었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

현재 제가 있는 곳은 뉴욕 롱아일랜드에 위치한 콜드 스프링 하버 연구소 (Cold Spring Harbor Laboratory) 라는 비영리 사립 기관입니다. 1890년에 설립된 분자생물학 분야의 주요 연구기관 중 하나로, 수많은 석학들의 발자취가 빛바랜 사진들을 통해 현재까지 진하게 남아 있습니다. 거의 매주마다 연구소 내에서 다양한 주제로 개최되는 국제 학회에 전세계의 많은 과학자들이 끊임없이 방문하고 있고, 그를 통해 현재 과학계의 최신 경향을 바로 알아 볼 수 있다는 것은 이곳의 큰 장점이라고 할 수 있습니다. 저는 식물 분과의 Zach Lippman 교수님의 연구실에서 토마토를 포함한 가짓과 작물의 식물체 구조 및 생장점 조절과 관련된 연구를 진행하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구라는 것을 처음 시작했을 무렵, 좋은 연구결과는 연구자들의 능력과 부단한 노력에 의해서만 이루어진다고 생각했었습니다. 하지만 얼마 지나지 않아 좋은 연구결과는 개개인의 노력 뿐만 아니라 최적화된 연구 환경과 밀접한 관련이 있다는 것을 깨달았습니다. 연구 외적인 일들이 아닌 오직 연구에만 몰두할 수 있다면 누구나 한정된 시간 내에 더 참신한 아이디어와 결과를 낼 수 있을 것입니다. 이러한 생각은 이 연구소에서 근무하게 된 이후로 더 강해지는 것 같습니다. 그래서 저의 연구를 위해 연구 외적인 부분을 도맡아 처리해준 여러 사람들에게 늘 감사한 마음을 가지고 있습니다. 그 분들의 도움이 없었다면 저는 여전히 헤매고 있었을 것 같습니다. 최적의 시스템을 갖춘 이곳에서 연구를 할 수 있게 된 것이 큰 행운이었다고 다시 한 번 느끼며, 저를 고용해주고 믿어주신 Zach께도 감사의 마음 전하고 싶습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

수많은 분들이 강조하셔서 식상할 수도 있겠지만 저 역시 협업의 중요성에 대해 이야기하지 않을 수가 없을 것 같습니다. 극소수의 매우 뛰어난 사람들을 제외하면 매일매일 수 많은 정보가 쏟아져 나오는 지금, 비단 생명 과학뿐만 아니라 다른 과학 분야에서도 혼자서 모든 것을 다 할 수 있는 시대는 지났다고 생각합니다. 혼자서 무언가를 오랫동안 깊게 생각하는 것도 중요하지만, 비슷한 주제를 가지고 서로 다른 시각과 지식을 가지고 있는 사람들과의 대화와 협업을 통해 더욱 정밀한 연구결과를 도출해 낼 수 있다고 생각합니다. 이런 점에서 많은 연구자분들과 좋은 관계를 유지하는 것이 매우 중요하다는 말씀을 드리고 싶습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

식물체의 크기를 소형화하는 것은 도시 및 실내 환경에서의 열매채소 및 기타 작물 재배를 위한 첫걸음에 불과하다고 생각합니다. 그래서 이 프로젝트와 관련하여 몇 가지 향후 계획이 있습니다. 그 중 하나는 유전자 편집 기술을 이용해 식물 크기를 정밀하게 조절 (Fine-tuning) 하기 위한 연구입니다. 그리고 이번 연구에서 발견한 작물 소형화의 개념을 여러 열매채소 그리고 다른 식물에도 도입할 예정이며, 소형화된 작물을 여러 스트레스 조건에서 재배 및 테스트할 계획 역시 있습니다. 현재 이번에 개발된 소형 토마토와 꽈리를 우주 공간에서도 재배하기 위해 미항공우주국 NASA, 미농무부 USDA 와 논의 중에 있습니다. 미래에 제가 개발한 그리고 앞으로 개발할 작물이 언젠가 우주선 내부 및 다른 행성에서도 재배되기를 기대하고 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들….

마지막으로 감사한 마음을 전하고 싶은 분들에 대해 이야기하고 싶습니다. 먼저 좋은 연구실 분위기를 만들어 주고 이 논문의 시작과 끝을 함께 해주신 Zach 교수님께 다시 한 번 감사함을 전하고 싶습니다. 미국에 처음 와서 언어 및 문화적 차이때문에 연구뿐만 아니라 일상 생활에도 어려움을 겪을 때, 옆에서 많은 격려의 말과 도움을 주었던 연구실 포스닥들 그리고 한인 박사님들께도 감사함을 전하고 싶습니다. 그 분들을 떠올리면서 작은 친절함과 호의가 누군가에게는 얼마나 큰 도움이 될 수 있는지 깨달았습니다. 그리고 비록 저자는 아니지만 직간접적으로 이 논문에 도움을 준 분들을 한 사람 한 사람 세어보니 20명이 넘어 다시 한 번 놀랐습니다. 연구실 테크니션분들, 농장 및 온실 매니저님, 행정직원분들 등등 그 분들의 도움에 매우 감사한 마음을 가지고 있습니다. 아마 대부분의 분들이 이 글을 보지는 못하겠지만 그래도 고마운 마음을 다시 한 번 전하고 싶습니다.

저의 석박사 학위과정 중 많은 가르침을 주신 백남천 교수님, 미국에 나올 준비를 할 때 흔쾌히 추천서를 써주신 김도순 교수님, 유수철 교수님 다시 한 번 감사드립니다. 그리고 이번 논문의 공저자분들과 박순주 교수님, 허정 박사과정생에게도 감사의 말 전하고 싶습니다. 끝으로 제 연구를 늘 응원해주시는 양가 부모님과 타지에서 고생하고 있는 아내와 아들에게 가장 고맙고 늘 감사하다고 말하고 싶습니다.

Cold Spring Harbor

대학 다닐 때 원서로 된 교재를 공부하다가 각 단원 맨 끝에 있는 참고문헌을 찾아 볼 일이 생겼었다. 인터넷도 없던 시절 학부생 입장에서 저널을 뒤져서 논문을 찾는다는 것은 참으로 고역이었다. 우선 도서관 1층 본부로 가서 KINITI index를 뒤져서 내가 찾는 저널이 소장된 학교 부터 찾아야 한다. 뭔 소린고 하니 아무리 돈 많은 대학이라고 해도 이 세상 모든 저널을 다 구입해서 전시해 놓지 않으니(더군다나 90년대 한국의 상황에서는 말할 것도 없다.) 내가 찾고자 하는 저널을 정기적으로 받아 보는 학교부터 찾아야 한다는 말이다. 그 색인 목록이 적혀 있는 책이 KINITI index라는 것이다. 이 책은 읽는 방법 부터가 복잡하다. 무슨 암호?? 이건 시작부터 멘붕이다.

다행히 내가 다니는 학교에서 해당 저널을 정기구매를 하고 있다면 학교 도서관으로 가면 되지만 그렇지 않다면 다시 한번 멘붕한다. 그 다음 단계는 해당 저널을 보유하고 있는 학교의 도서관으로 가야 하는데 학교마다 통과 절차부터가 간단하지 않다. 어떤 학교는 자신이 다니는 학교 도서관에서 열람증서를 발부 받아서 오라고 요구하는 경우도 있기 때문이다. 이런 것을 미리 알고 있다면 하나하나 대처하겠지만 어디 코찔찔이 학부생이 그런 것을 알리가 없다. 그냥 무턱데고 남의 대학 도서관에 가서 굽신굽신 해야한다. 아저씨 몰랐어요 제발 들어가게 해주세요.^^ 당시의 기억 상으로는 서강대, 서울대, 서울의대, 키스트가 많은 저널을 보유하고 있었다.

그렇게 해서 남의 대학 도서관에 들어가면 그 다음 과제는 광활한 서재의 숲에서 내가 찾고자 하는 저널, 권, 호를 찾는 것이다. 이게 별것 아닐 것 같지만 엄청난 작업이었다. 해매다 보면 배가 고프기도 하고, 간혹 미아가 되는 경우도 있으니 주의해야 했다.

천신만고 끝에 저널을 찾으면 마지막 단계는 복사실에 가서 복사를 하는 것이다. 이것도 학교마다 절차와 비용이 천차만별이라 엄청난 멘붕을 각오해야 한다. 어떤 학교는 복사카드를 사야하고, 어떤 학교는 직원이 복사를 해주는데 엄청 비싸고, 등등.

도서관 본부에 가서 KINITI index 뒤지고, 해당 대학까지 버스 타고 가서 도서관 들어가고, 서재를 해매이며 저널을 찾고, 복사하기까지. 대학마다 이 과정이 케바케라 더더욱 힘들다. 이런 일을 겪다 보면 인터넷이 얼마나 위대한지 깨닫게 된다.

한번은 우연히 Cold Spring Harb. 어쩌고 저쩌고라고 적힌 참고문헌이 있길래 응? 뭐지? 차가운 봄의 Harb?? Harb 뒤에 점이 찍혀 있으니 약자인 것은 분명한데 뭐의 약자이지? 설마 Harbor 항구? 그렇다면 차가운 봄의 항구라고? 에라이 설마 이런 저널 이름이 어디있겠나 싶어서 뭔가 좀 더 그로테스크한 이름을 사전에서 찾아보니 harbinger 선구자! 아 그래 이거다. 차가운 봄의 선구자라는 저널이 있겠구나~~ 싶어서 도서관에서 찾아 봤는데 왠걸 없다. ㅠㅠ

그래서, 주변의 약간 박식한 선배의 도움을 받았는데 이 약자가 의미하는 것이 진짜 Harbor란다. Cold Spring Harbor. 이른바 차가운 봄의 항구. 뭔 저널 이름이 이러냐 싶었는데 이게 지명이란다. 이 지명에 해당하는 곳에 연구소가 있는데 디게 크고 유명하다고 한다. 도서관을 해매다가 우연히 알게 된 이 연구소는 그리하여 나의 머리 속에 각인이 되었다.

그게 인연이었을까? 그 후 20년이 지난 지금. 나는 학회 참석차 그 연구소를 오게 되었다.

콜드 스프링 하버 레보터리 미국 Syosset Nassau County 미국 Syosset Nassau County

뉴욕에서 좀 떨어진 롱아일랜드의 작은 항구에 있는 이 연구소는 DNA의 구조를 밝혀 노벨상을 받은 J. D. Watson이 창립..은 아니고 부흥시킨 연구소이다. 창립은 그 전에 되었었는데 왓슨이 이 연구소를 맡으면서 엄청 흥하게 되었다. 그러면서 발행된 저널이 Cold Spring Harbor Laboratory Symposium이라는 저널이며 20년 전의 나는 그 저널 때문에 무척이나 당혹했었다.

콜드 스프링 하버 연구소는 뉴욕에서 한참 떨어진 촌구석에 있다. 기차로 시오셋역에 내리면 버스가 없기 때문에 연구소에서 운영하는 셔틀버스를 탈 수 밖에 없다. 아니면 한시간 정도를 걸어야 한다.

도착하면 연구소 건물 같지 않은 건물들이 나타난다. 큰 빌딩이 아닌 1-2층 짜리 작은 건물이 옹기종기 모여 있다. 아래 사진이 본관.

본관 1층에는 고전적인 느낌의 황동 DNA 이중나선 조각상. 왓슨이 이 구조를 처음 밝혔다.

확회는 복작거린다. 서양인들의 높은 톤의 물결치는 억양은 와글거리기 시작하면 엄청나게 시끄럽다.

지하 기념품점에 가면 그 옛날 왓슨이 저술한 책이 있다. 별로 기념할만한 것은 없었다.

강당에 있는 왓슨의 초상화. 저 불빛 때문에 제대로 안찍혔군.

반대편에 이분은 설립자?

콜드 스프링 하버 풍경화.

조각상. RNA에 리보솜이 달라붙어 단백질을 합성하는 과정을 표현했다. 두 조각으로 구성된 리보솜은 RNA를 타고 왈츠를 추듯 춤추면서 아기 같은 단백질을 만들어 낸다.

조금 걷다 보면 표지판이 나온다. 20년 전, 학부생때 책에서 보았던 이름들. 허쉬랑 맥클린톡은 눈에 익다. 그들이 살았던 집을 연구소로 꾸몄다. 아기자기한 연구소.

좀 많이 걷다 보면 독특한 곳이 나온다. 바다 한가운데로 툭 튀어나온 천연의 방파제 같은 저 곳.

콜드 스프링 하버 레보터리 미국 Syosset Nassau County 미국 Syosset Nassau County

여기가 입구.

좀 들어가니 보트가 있고.

화장실도 있다.

들어가 보니 해변이다.

비키니를 입고 즐거운 시간을 보내는 10대 소녀들?

미역과 투구게 껍질이 잔뜩.

주변에 배가 많이 다닌다.

가장 끝자락에 가면 뭐가 있을까 궁금했는데 백조들이 한무더기.

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