월터 길버트

1. 개요

월터 길버트는 미국의 생화학자, 분자생물학자, 물리학자이며, 1980년 DNA 염기서열 결정 방법을 개발한 공로로 노벨 화학상을 수상했다. 그는 하버드 대학교에서 학위를 받았으며, 앨런 맥섬과 함께 DNA 염기서열 결정 방법을 개발했다. 또한, RNA 세계 가설에 기여했으며, 바이오젠, 마이리어드 제네틱스와 같은 바이오테크 회사를 공동 설립했다. 은퇴 후에는 예술가로 활동하며 디지털 사진 작품을 선보였다.

2. 생애

월터 길버트는 미국의 분자생물학자이자 물리학자이며, 생명공학 기업가이다. 1932년 매사추세츠주 보스턴의 유대인 가정에서 태어나 하버드 대학교와 케임브리지 대학교에서 물리학을 공부했다. 이후 분자생물학 분야로 관심을 돌려 제임스 왓슨과 함께 연구했으며, 하버드 대학교에서 교수로 재직했다.

길버트는 앨런 맥섬과 함께 DNA 시퀀싱의 새로운 방법인 맥섬-길버트 시퀀싱을 개발한 공로로 잘 알려져 있다. 또한 유전자 내의 발현 영역과 비발현 영역을 구분하는 엑손과 인트론이라는 용어를 처음 제안했으며, 생명의 기원에 관한 RNA 세계 가설을 제시하기도 했다. 이러한 핵산의 염기서열 결정 방법 개발에 대한 공로를 인정받아 1980년 프레더릭 생어, 폴 버그와 함께 노벨 화학상을 수상했다.

그는 학문적 연구 외에도 바이오젠, 마이리어드 제네틱스 등 여러 생명공학 기업을 공동 창업하며 산업계에도 기여했다. 인간 게놈 프로젝트의 초기 지지자 중 한 명이었으며, 초기 AIDS의 원인에 대한 논쟁에도 참여한 바 있다.

1953년 셀리아 스톤과 결혼하여 두 자녀를 두었으며, 2001년 하버드 대학교에서 은퇴한 후에는 디지털 사진을 활용한 예술 활동을 하고 있다.

2.1. 어린 시절 및 교육

월터 길버트는 1932년 3월 21일 매사추세츠주 보스턴에서 유대인 가정에서 태어났다. 아버지는 경제학자인 리처드 V. 길버트였고, 어머니는 아동 심리학자인 엠마(코헨)였다.

길버트가 일곱 살이었을 때, 그의 아버지가 뉴딜정책의 브레인 트러스트에서 해리 홉킨스 밑에서 일하게 되면서 가족은 워싱턴 D.C. 지역으로 이사했다. 워싱턴에 살면서 그들은 언론인 I.F. 스톤의 가족과 친구가 되었고, 길버트는 스톤의 큰딸 셀리아와 여덟 살 때 만나 나중에 21세에 결혼했다.

그는 시드웰 프렌즈 스쿨에서 교육을 받았고, 하버드 대학교에서 학부 및 대학원 과정을 마쳤다. 1953년에 화학과 물리학 학사 학위를, 1954년에 물리학 석사 학위를 받았다. 이후 케임브리지 대학교에서 박사 과정을 밟았으며, 노벨상 수상자인 압두스 살람의 지도 아래 1957년에 물리학 박사 학위를 취득했다.

2.2. 연구 경력

1956년 하버드 대학교로 돌아와 1959년 물리학 조교수로 임명되었다. 그의 아내 셀리아가 제임스 왓슨 밑에서 일하게 되면서 길버트는 분자생물학에 관심을 갖게 되었다. 왓슨과 길버트는 1960년대 대부분 동안 공동으로 연구실을 운영했으며, 이는 왓슨이 콜드 스프링 하버 연구소로 옮기기 전까지 이어졌다. 길버트는 1964년 생물물리학 부교수로, 1968년에는 생화학 교수로 승진했다.

길버트는 박사 과정 학생 베노 뮬러-힐과 함께 최초로 lac 억제 단백질을 분리했으며, 이는 유전자 조절 단백질 분리 경쟁에서 마크 프타슈네를 간발의 차이로 앞선 것이었다.

그는 앨런 맥섬과 함께 DNA 염기서열 분석의 새로운 방법인 맥섬-길버트 시퀀싱을 개발했으며, 이는 안드레이 미르자베코프가 개발한 화학적 방법을 기반으로 했다. 재조합 DNA를 통한 인슐린 합성을 시도했으나, 이는 천연 재료 대신 뉴클레오타이드로부터 유전자를 직접 합성한 제넨테크의 방식에 비해 상업화에서 뒤처졌다. 매사추세츠주 케임브리지의 재조합 DNA 연구 규제로 인해 연구팀은 영국의 생물무기 시설로 작업을 옮겨야 했다.

길버트는 유전자 내에서 단백질로 발현되지 않는 영역인 인트론과 발현되는 영역인 엑손이라는 용어를 처음으로 제안했다. 1978년 과학 저널 네이처에 발표한 "왜 유전자는 조각으로 나뉘어 있는가?(Why genes in pieces?)"라는 제목의 글에서 그는 인트론의 진화적 중요성에 대한 설명을 제시했다. 1986년, 길버트는 생명의 기원에 대한 RNA 세계 가설을 제안했다. 이는 1967년 칼 우즈가 처음 제시한 개념을 바탕으로 한 것이었다.

연구 활동 외에도 길버트는 생명공학 기업 창업에도 적극적으로 참여했다. 케네스 머레이, 필립 샤프, 찰스 와이스만 등과 함께 바이오젠을 공동 창업했으며, 마크 스콜닉 박사, 케빈 킴벌린과 함께 마이리어드 제네틱스를 공동 설립했다. 그는 두 회사에서 모두 초대 회장을 역임했다. 바이오젠의 CEO로 일하기 위해 하버드 교수직을 사임했지만, 나중에 회사 이사회로부터 사임을 요청받았다. 1996년에는 스튜어트 B. 레비와 함께 파라텍 제약(Paratek Pharmaceuticals)을 설립하여 2014년까지 회장직을 맡았다.

길버트는 인간 게놈 서열 분석의 필요성을 일찍부터 주장한 인물 중 하나이다. 1986년 뉴멕시코주 산타페에서 열린 한 회의에서 그는 "인간 전체 염기서열은 인간 유전학의 성배"라고 강조했다. 1987년에는 게놈 정보를 분석하고 이에 대한 접근 권한을 판매하는 회사를 설립하자는 제안을 하기도 했다. 1991년 네이처에 기고한 글에서는 인간 게놈 서열 분석이 완료되면 생물학 연구에서 컴퓨터 데이터베이스가 실험실 시약만큼이나 중요해질 것이라고 예측했다.

1985년 길버트는 다시 하버드 대학교로 돌아왔다. 그는 테레자 이마니시-카리를 둘러싼 과학적 사기 혐의 논란과 관련하여 데이비드 볼티모어의 대응 방식을 공개적으로 비판하기도 했다. 초기 AIDS의 원인에 대한 논쟁에 참여하여 HIV와 AIDS의 관계에 의문을 제기하기도 했으나, 이후에는 치료제의 발전이 HIV가 원인임을 증명하는 데 기여했다고 인정했다.

1962년 길버트의 물리학 박사 과정 학생 제럴드 구랄닉은 질량이 없는 입자에 대한 길버트의 연구를 확장했는데, 이는 힉스 보손 발견에 중요한 기여를 한 것으로 평가받는다.

길버트는 스크립스 연구소의 과학이사회 이사이며, 하버드 펠로우 협회 회장을 역임했다.

2.3. 기업 활동

월터 길버트는 케네스 머레이, 필립 샤프, 찰스 와이스만 등과 함께 생명공학 기업 바이오젠을 공동으로 설립하고 초대 회장을 맡았다. 그는 바이오젠의 최고경영자(CEO)로 활동하기 위해 하버드 대학교 교수직을 잠시 떠나기도 했으나, 이후 이사회의 요청으로 사임했다. 또한 마크 스콜닉 박사, 케빈 킴벌린과 함께 마이리어드 제네틱스를 공동 창업하여 초대 회장을 지냈다. 1996년에는 스튜어트 B. 레비와 함께 파라텍 제약(Paratek Pharmaceuticals^영어)을 설립하여 2014년까지 회장으로 활동했다. 그는 스크립스 연구소의 과학이사회 이사로도 활동하고 있다.

길버트는 인간 게놈 프로젝트의 초기 주창자 중 한 명이었다. 1986년 3월 뉴멕시코주 산타페에서 열린 회의에서 "인간 전체 염기서열은 인간 유전학의 성배"라고 선언하며 DNA 시퀀싱의 중요성을 강조했다. 이듬해인 1987년에는 인간 게놈 전체를 해독하고 그 정보에 대한 접근 권한을 판매하는 방식의 '게놈 코퍼레이션(Genome Corporation^영어)' 설립을 제안하기도 했다. 그는 1991년 과학 저널 네이처 기고를 통해, 인간 게놈 서열 분석 완료가 생물학 연구 방식을 근본적으로 변화시켜 컴퓨터 데이터베이스의 중요성이 실험실 시약만큼 커질 것이라고 예측했다.

2.4. 인간 게놈 프로젝트 관련 활동

길버트는 인간 게놈 프로젝트의 초기 지지자 중 한 명이었다. 그는 1986년 3월 뉴멕시코주 산타페에서 열린 회의에서 "인간 전체 염기서열은 인간 유전학의 성배이다"라고 선언하며 인간 게놈 서열 분석의 중요성을 강조했다. 1987년에는 게놈 서열을 분석하고 그 정보에 대한 접근 권한을 판매하는 '게놈 코퍼레이션'이라는 회사를 설립하자고 제안하기도 했다. 1991년 과학 저널 네이처에 기고한 글에서는 인간 게놈 서열 분석이 완료되면, 생물학 연구에서 실험실 시약만큼이나 컴퓨터 데이터베이스가 필수적인 요소가 될 것이라고 예측했다. 이는 생물학 연구 방식의 근본적인 변화를 예견한 것이었다.

2.5. 사회적 활동

월터 길버트는 바이오테크놀로지 관련 회사인 바이오젠의 창업자 중 한 명이다. 현재는 하버드대학교 펠로우(fellow) 조직의 의장을 역임하고 있다.

1980년대 후반, 그는 HIV(인간 면역결핍 바이러스)와 에이즈(후천성면역결핍증)의 관계에 의문을 제기하기도 했다. 그러나 현재는 최근 에이즈 치료제의 급속한 발전이 HIV가 에이즈를 일으킨다는 "원인의 증명"에 크게 힘입은 바가 있다고 평가하고 있다.

2.6. 은퇴 이후

길버트는 1953년 I. F. 스톤의 딸인 셀리아 스톤과 결혼하여 두 자녀를 두었다. 2001년 하버드 대학교에서 은퇴한 후, 길버트는 예술과 과학을 결합하는 예술가로서의 경력을 시작했다. 그의 주된 예술 형식은 디지털 사진이다.

3. 주요 업적

월터 길버트의 가장 중요한 업적은 프레더릭 생어(Frederick Sanger)와 함께 핵산(nucleic acid) 내 뉴클레오타이드(nucleotide) 서열을 결정하는 방법을 개발한 것이다. 이 공로로 길버트는 생어, 폴 버그(Paul Berg)와 함께 1980년 노벨 화학상을 공동 수상했다. 길버트와 생어는 핵산 서열 분석법 개발 공로를, 폴 버그는 재조합 DNA에 대한 기초 연구 공로를 인정받았다.

길버트는 앨런 맥샘(Allan Maxam)과 함께 1977년 발표한 논문 "DNA 시퀀싱의 새로운 방법"으로도 잘 알려져 있다. 이 연구는 미국화학회 역사화학부문에서 수여하는 2017년 화학적 돌파구상(Citation for Chemical Breakthrough Award)을 수상했으며, 이 상은 하버드 대학교 분자 및 세포 생물학과에 수여되었다.

길버트는 연구 경력 동안 다수의 상과 영예를 안았다. 주요 수상 내역은 다음과 같다.

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📌 열 고정 해제

연도	상 이름	수여 기관
1968	US 스틸 재단상	미국국립과학원
1969	레들리 상	하버드 대학교
1977	워런 3년상	매사추세츠 종합병원
1977	루이스와 버트 프리드먼 재단상	뉴욕 과학 아카데미
1977	프릭스 샤를 르오폴드 마이어 상	프랑스 과학 아카데미
1979	루이자 그로스 호르비츠 상	컬럼비아 대학교 (프레더릭 생어와 공동 수상)
1979	가이르드너 상	가이르드너 재단
1979	알버트 라스커 기초의학연구상	라스커 재단
1980	노벨 화학상	스웨덴 왕립 과학 아카데미 (프레더릭 생어, 폴 버그와 공동 수상)
2002	생명공학 유산상	생명공학산업협회(BIO), 화학유산재단

이 외에도 1972년에는 미국암협회(American Cancer Society) 분자생물학 교수로 임명되었으며, 1987년에는 왕립학회 외국인 회원(ForMemRS)으로 선출되었다.

4. 수상 경력

월터 길버트는 DNA 시퀀싱 연구에 대한 공로를 인정받아 다수의 상을 수상했다. 특히 프레더릭 생어, 폴 버그와 함께 핵산 내 뉴클레오타이드 서열 결정 방법을 개발한 공로로 1980년 노벨 화학상을 수상했다.

주요 수상 및 영예는 다음과 같다.

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📌 열 고정 해제

연도	상 이름	비고 / 공동 수상자	수여 기관
1968년	미국 국립 과학원 분자생물학상	US 스틸 재단상	미국 국립 과학원
1969년	레들리 상		하버드 대학교
1977년	워런 3년상		매사추세츠 종합병원
1977년	루이스와 버트 프리드먼 재단상		뉴욕 과학 아카데미
1977년	샤를-레오폴 마이어 상		프랑스 과학 아카데미
1979년	루이자 그로스 호르위츠상	프레더릭 생어와 공동 수상	컬럼비아 대학교
1979년	가드너 국제상	프레더릭 생어와 공동 수상	가드너 재단
1979년	앨버트 래스커 기초 의학 연구상	프레더릭 생어와 공동 수상	래스커 재단
1980년	노벨 화학상	프레더릭 생어, 폴 버그와 공동 수상	스웨덴 왕립 과학한림원
1987년	왕립학회 외국인 회원 선출		왕립학회
1987년	훔볼트 연구상		알렉산더 폰 훔볼트 재단
2002년	생명공학 유산상		생명공학산업협회(BIO), 화학유산재단
2017년	화학적 돌파구상	앨런 맥샘과 공동 수상 (1977년 논문 "DNA 시퀀싱의 새로운 방법" 공로) (하버드 대학교 분자 및 세포 생물학과에 수여)	미국화학회 역사화학부문