리처드 액설

1. 개요

리처드 액설은 폴란드계 유대인 이민자 부모에게서 태어나 뉴욕에서 자란 미국의 생화학자이자 분자 생물물리학자로, 컬럼비아 대학교 교수 및 하워드 휴즈 의학 연구소 연구원이다. 그는 솔 실버스타인, 마이클 위글러와 함께 공동 형질전환 기술을 개발했으며, 린다 벅과 함께 후각 수용체를 연구하여 2004년 노벨 생리학·의학상을 수상했다. 액설은 뇌가 냄새를 해석하는 방식에 대한 연구를 진행했으며, 1,000개 이상의 후각 관련 유전자를 밝혀냈다.

2. 생애

미국 뉴욕의 폴란드계 유대인 이민자 가정에서 태어나 컬럼비아 대학교와 존스 홉킨스 대학교에서 교육을 받았다. 의학 박사 학위를 취득했으나 임상 의학 대신 연구의 길을 선택하여 1978년 컬럼비아 대학교 교수가 되었다. 그는 뇌가 후각 정보를 처리하는 방식에 대한 연구와 유전자 형질전환 기술 개발에 크게 기여한 것으로 알려져 있다. 현재 컬럼비아 대학교 교수이자 하워드 휴스 의학 연구소 연구원으로 재직 중이다.

2.1. 유년기 및 교육

미국 뉴욕에서 폴란드계 유대인 이민자 부모에게서 태어나 브루클린에서 자랐다. 그의 아버지는 재단사였다. 1963년 맨해튼의 스터이베선트 고등학교를 졸업했고, 1967년 컬럼비아 대학교에서 학사 학위를 받았다. 이후 1971년 존스 홉킨스 대학교에서 의학 박사 학위를 취득했으나, 스스로 임상 의학에는 적합하지 않다고 판단하여 졸업 후 임상 진료를 하지 않기로 했다. 그는 연구 분야에서 자신의 길을 찾았고, 같은 해 컬럼비아 대학교로 돌아와 1978년 정교수가 되었다.

2.2. 학문적 경력

1963년 스타이브센트 고등학교를 졸업하고 1967년 컬럼비아 대학교에서 학사 학위를, 1971년 존스홉킨스대학교에서 의학 박사 학위를 취득했다. 존스홉킨스대학교 메디컬 스쿨을 졸업한 후, 액설은 컬럼비아대학교의 유전학 연구소에 합류하여 RNA 종양 바이러스 연구를 시작했다. 이 경험은 그가 과학을 대하는 태도를 형성하는 데 중요한 계기가 되었다. 분자생물학 분야에서 경험을 쌓았지만, 생물학 전반에 대한 이해를 넓히기 위해 미국국립보건원으로 옮겨 DNA와 염색질 구조를 연구했다. 1974년, DNA 관련 연구를 마친 그는 다시 컬럼비아 대학교 유전학 연구소의 초빙을 받아 복귀했다.

1970년대 후반, 액설은 미생물학자 솔 J. 실버스타인, 유전학자 마이클 H. 위글러와 함께 중요한 기술을 개발했다. 이는 특정 단백질을 생산하기 위해 외부 DNA를 숙주 세포에 삽입하는 형질감염을 이용한 공동형질전환 기술이었다. 이 기술과 관련된 일련의 특허는 "액설 특허"로 불리며, 1980년 2월에 출원되어 1983년 8월에 등록되었다. 이 기술은 제약 및 생명공학 회사들의 DNA 재조합 연구에 필수적인 과정이 되었고, 컬럼비아 대학교에 막대한 수익을 안겨주었다. 한때 연간 거의 100에 달하는 수입을 올리며 라이선스 수입 면에서 미국 대학 중 1위를 차지하기도 했다. 액설 특허는 2000년 8월에 만료되었다.

1982년, 액설은 분자생물학과 DNA 연구의 잠재력을 확신하고 연구에 더욱 집중했다. 1991년에는 린다 벅과 함께 획기적인 공동 논문을 발표했는데, 이 논문에서 그들은 후각 수용체를 클로닝하고 이들이 G 단백질 연결 수용체 계열에 속한다는 사실을 밝혔다. 또한 쥐의 DNA 분석을 통해 포유류 게놈에는 약 1,000개의 서로 다른 후각 수용체 유전자가 존재할 것으로 추정했다. 이 연구는 후각 메커니즘에 대한 유전학 및 분자생물학적 분석의 새로운 장을 열었다. 이후 연구에서 벅과 액설은 각 후각 수용체 뉴런이 단 한 종류의 후각 수용체 단백질만을 발현하며, 동일한 수용체를 발현하는 모든 뉴런의 정보는 후구 내의 특정 사구체로 모인다는 사실을 규명했다.

액설의 주요 연구 관심사는 뇌가 냄새 정보를 어떻게 해석하는지, 특히 특정 후각 수용체에 반응하는 뇌 영역을 밝히는 데 있다. 그는 현재 컬럼비아 대학교의 대학교수 직함을 가지고 있으며, 동 대학 의과대학의 생화학 및 분자 생물물리학, 병리학 교수로 재직 중이다. 또한 하워드 휴스 의학 연구소(HHMI)의 연구원이기도 하다.

신경생물학 분야 외에도 액설은 면역학 연구에서도 중요한 기여를 했다. 그의 연구실은 HIV 감염과 면역 수용체인 CD4 사이의 연관성을 처음으로 밝혀낸 연구 그룹 중 하나였다. 또한 그는 과학자로서 많은 후학을 양성했는데, 그의 제자 중 7명이 미국 국립 과학 아카데미 회원으로 선출되었고, 6명은 하워드 휴스 의학 연구소의 연구원 또는 초기 경력 과학자 지원 프로그램에 소속되어 있다.

3. 주요 연구 업적

리처드 액설은 분자생물학, 신경생물학, 면역학 등 다양한 분야에서 중요한 연구 업적을 남겼다.

1970년대 후반, 솔 J. 실버스타인, 마이클 H. 위글러와 함께 외래 DNA를 숙주 세포에 도입하여 특정 단백질을 생산하게 하는 공동형질전환 기술을 개발했다. 이 기술과 관련된 "액설 특허"는 DNA 재조합 연구의 핵심 기술로 자리 잡았으며, 컬럼비아 대학교에 상당한 특허 수입을 안겨주었다.

1991년에는 린다 벅과 함께 후각 수용체가 G 단백질 연결 수용체 계열에 속한다는 사실을 밝히고 관련 유전자군을 발견하는 획기적인 연구 결과를 발표했다. 이 연구는 후각 시스템의 작동 원리를 분자 수준에서 이해하는 길을 열었으며, 후속 연구를 통해 특정 후각 수용체 뉴런이 후구의 특정 사구체와 연결된다는 점을 규명했다. 액설의 주요 연구 관심사는 뇌가 냄새 정보를 처리하고 해석하는 방식에 있다.

또한, 액설의 연구실은 면역학 분야에서도 중요한 기여를 했는데, HIV 감염과 면역 수용체 CD4 사이의 연관성을 초기에 규명한 연구 그룹 중 하나였다.

연구 업적 외에도 액설은 많은 후학을 양성하는 데 힘썼다. 그의 지도 아래 연구한 제자 중 다수가 미국 국립 과학 아카데미 회원으로 선출되거나 하워드 휴스 의학 연구소 연구원으로 활동하는 등 학계에서 중요한 역할을 하고 있다.

3.1. 형질전환 기술 개발

1970년대 후반, 액설은 미생물학자 솔 J. 실버스타인, 유전학자 마이클 H. 위글러와 함께 특정 단백질을 생산하기 위해 숙주 세포에 외래 DNA를 삽입할 수 있는 과정인 형질감염을 통한 공동형질전환 기술을 발견했다.
이 기술을 포괄하는 일련의 특허는 "액설 특허"라고 불리며, 1980년 2월에 출원되어 1983년 8월에 등록되었다. 제약 및 생명공학 회사에서 수행되는 DNA 재조합 연구의 기본적인 과정으로 이용되었고, 이 특허는 컬럼비아 대학교에 막대한 수익을 안겨주었다. 한때 연간 거의 100의 수익을 올리며, 라이선스 수입으로 미국 내 대학 중 1위를 차지하기도 했다. 이 특허는 2000년 8월에 만료되었다.

3.2. 후각 수용체 연구

1991년, 리처드 액설은 노벨 생리학·의학상을 공동 수상하게 되는 린다 벅과 함께 인간 및 다른 동물의 코 점막에 있는 후각 상피세포가 약 1,000여 개의 서로 다른 유전자로 이루어진 후각 수용체 유전자군을 가지고 있다는 내용의 획기적인 공동 논문을 발표했다. 이 연구에서 그들은 후각 수용체를 클로닝하여 이들이 G 단백질 연결 수용체 계열에 속한다는 사실을 밝혔으며, 쥐의 DNA 분석을 통해 포유류의 게놈에는 약 1,000개의 서로 다른 후각 수용체 유전자가 존재한다고 추정했다. 이 연구는 후각 메커니즘에 대한 유전학 및 분자 생물학적 분석의 새로운 길을 열었다.

벅과 액설은 후속 연구를 통해 각각의 후각 수용체 뉴런이 단 한 종류의 후각 수용체 단백질만을 발현하며, 동일한 수용체를 발현하는 모든 뉴런으로부터의 정보는 후구에 있는 단 하나의 특정 사구체로 모인다는 사실을 밝혀냈다.

액설의 주요 연구 관심사는 뇌가 어떻게 냄새를 해석하는지에 대한 것이며, 특히 특정 후각 수용체에 반응하는 뇌 영역을 지도화하는 연구에 집중하고 있다.

3.3. 면역학 연구

신경생물학에 대한 기여 외에도, 액설은 면역학 분야에서도 중요한 발견을 했다. 그의 연구실은 HIV 감염과 면역 수용체 CD4 사이의 연관성을 처음으로 규명한 연구 그룹 중 하나였다.

4. 수상 및 영예

액설은 린다 벅과 함께 후각 수용체 유전자 연구에 대한 공로로 2004년 노벨 생리학·의학상을 공동 수상했다. 노벨상 외에도 그는 다음과 같은 수많은 상과 영예를 안았다.

2014년 왕립 학회 외국인 회원 (ForMemRS)으로 선출될 당시 추천 내용은 다음과 같다:

리처드 액설은 저명한 분자 생물학자이자 신경 과학자이다. 그는 거의 모든 유전자를 모든 세포에 도입하여 임상적으로 중요한 단백질을 대량 생산할 수 있게 하고, 에이즈 바이러스인 HIV의 세포 수용체인 CD4 유전자를 분리하는 데 기여한 유전자 전달 기술을 개발했다. 그런 다음 분자 생물학을 신경 과학에 적용하여 냄새 인식에 관련된 1,000개 이상의 유전자를 밝혀냈으며, 이 발견으로 2004년 노벨상을 공동 수상했다. 그는 현재 냄새 인식이 뇌 내에서 어떻게 내부 표현으로 변환되는지 연구하고 있다.

위 외에도 각종 수상 경력이 다수 있다.

5. 개인사

액설은 동료 과학자이자 후각 연구의 선구자인 코르넬리아 바르그만과 결혼했다. 이전에는 컬럼비아 대학교 의료 센터의 사회복지사인 앤 액슬과 결혼한 경력이 있다. 그는 키가 커서 고등학교 시절 농구를 했다.