에마뉘엘 샤르팡티에: 멈추지 않고 나아간 과학자

열두 살 무렵, 그녀는 어머니에게 파스퇴르 연구소에서 일할 것이라고 말했습니다. 그리고 실제로 해냈습니다. 그 후 그녀는 떠났고, 계속해서 떠났습니다. 5개국 9개 도시의 13개 기관을 거치며 안주하기를 단호히 거부하는 경력을 쌓았습니다. 그녀가 노벨 화학상을 받게 된 통찰력은 빈과 스웨덴 최북단의 연구소를 오가며 출퇴근하는 동안 떠올랐다고 합니다.

파리에서의 어린 시절과 약속

에마뉘엘 마리 샤르팡티에는 1968년 12월 11일 파리 남부 쥐비지쉬르오르주에서 태어났습니다. 어머니는 정신과 분야에서 일했고, 아버지는 도시 녹지 공간을 설계했으며, 언니가 한 명 있었습니다. '시나니안'이라는 본명을 가졌던 그녀의 친할아버지는 아르메니아 학살을 피해 마르세유에 정착했습니다. 그녀는 자신의 성격을 정의하게 될 그 불안함을 예견한 선교사 고모에게 공을 돌립니다.

학교 공부와 병행하여 그녀는 몇 년간 피아노, 발레, 현대 무용을 진지하게 배웠으며, 이를 결코 부차적인 것으로 취급하지 않았습니다. "예술은 제 과학적 경력에 지대한 영향을 미쳤습니다." 그녀는 말합니다. "엄격함도 필요하지만, 자신을 놓아줄 줄도 알아야 합니다." 이는 그녀가 나중에 수행한 연구에 필요한 조합에 대한 정확한 설명입니다.

파스퇴르 연구소와 긴 미국의 여정

그녀는 파리의 피에르 마리 퀴리 대학에서 생화학, 미생물학, 유전학을 공부했고, 어린 시절의 약속을 지켜 1992년부터 1995년까지 파스퇴르 연구소의 파트리스 쿠르발랭 밑에서 리스테리아균의 항생제 내성 연구로 박사 학위를 받았습니다. 그녀는 퀴리 대학에서 가르쳤고 박사 후 연구원으로 파스퇴르에 남았습니다.

1996년 미국으로 건너가 6년간 머물렀습니다. 처음에는 뉴욕 록펠러 대학의 일레인 투오마넨과 함께 폐렴연쇄상구균을 연구했고, 그 후 NYU 의료 센터의 연구 조교수, 멤피스의 세인트 주드 어린이 연구 병원 및 스킬볼 연구소에서 근무했습니다. 세균성 병원체, 특히 세균이 스스로의 독성을 조절하는 방식이 그녀의 주제가 되었습니다.

빈, 그리고 스웨덴 북부

2002년 유럽으로 돌아와 빈 대학에서 자신의 연구실을 이끌었고, 이후 그곳의 막스 F. 페루츠 연구소에서 부교수가 되었습니다. 2004년, 그녀는 인후염의 원인균이자 공격적인 형태로는 살을 파먹는 질병의 원인이 되는 화농성 연쇄상구균의 독성 인자 생성을 조절하는 작은 조절 RNA 분자를 발견했습니다. 그것은 그 이후 모든 일의 시작이었습니다. 그녀는 이미 작은 비번역 RNA를 세균 행동의 제어 시스템으로 생각하고 있었습니다.

그런 다음 2008년경, 그녀는 동료들이 이해할 수 없는 행동을 했습니다. 빈을 떠나 유럽 분자생물학의 중심지에서 멀리 떨어진 스웨덴 최북단의 우메오 대학으로 간 것입니다. "우메오로의 이주는 분명 위험한 것이었습니다." 그녀는 말했습니다. "하지만 결국 그것은 완벽하게 올바른 결정이었습니다." 이러한 패턴은 그녀의 전체 경력에서 일관되게 나타납니다. 불편함이 아이디어가 나오는 곳이라는 이론에 따라, 편안해질 때마다 그녀는 이동합니다.

tracrRNA

CRISPR 서열은 세균 게놈에서 발견되었으며, 세균이 침입자를 다음에 인식할 수 있도록 바이러스 DNA 조각을 저장하는 적응형 면역 시스템의 일종으로 대략 이해되었습니다. 그러나 아무도 그 작동 기제는 알아내지 못했습니다. 2011년, 학생 엘리차 델체바와 함께 수행한 네이처 논문에서 샤르팡티에는 tracrRNA라고 명명한 이전에 알려지지 않은 분자를 확인했으며, 이것이 CRISPR RNA를 성숙한 형태로 처리하는 데 필수적임을 증명했습니다. 이 시스템은 두 가지 구성 요소가 아닌 세 가지, 즉 두 개의 RNA 분자와 Cas9 효소로 구성되어 있었습니다.

그 발견이야말로 온전히 그녀만의 것이며, 그것 없이는 다른 어떤 것도 작동하지 않는 핵심 발견입니다.

두 개 대신 하나의 RNA

2011년 푸에르토리코 산후안에서 열린 컨퍼런스에서, 그녀는 다른 방향에서 CRISPR를 연구해 온 구조 생물학자 제니퍼 다우드나를 만났습니다. 그들은 협력하기로 했습니다. 우메오의 샤르팡티에 그룹은 생물학을, 버클리의 다우드나 그룹은 생화학과 구조를 맡았고, 크시슈토프 칠린스키와 마틴 지네크가 실험을 수행했습니다.

빈과 우메오를 오가는 출퇴근길에 구상한 샤르팡티에의 급진적인 제안은 두 개의 RNA를 하나로 합치는 것이었습니다. crRNA와 tracrRNA를 단일 엔지니어링 키메라로 결합할 수 있다면, 연구자는 가이드 분자에 서열을 쓰기만 하면 Cas9이 원하는 곳 어디든 절단할 수 있게 될 것이었습니다. 2012년 사이언스에 발표된 공동 논문은 바로 그것을 입증했고, 세균의 호기심을 프로그래밍 가능한 도구로 바꾸었습니다. 2013년 샤르팡티에는 로저 노박, 숀 포이와 함께 CRISPR Therapeutics와 ERS Genomics를 공동 창립하여 상용화했습니다.

예술가의 절제

샤르팡티에는 2013년 브라운슈바이크의 헬름홀츠 감염 연구 센터와 하노버 의과대학으로, 2015년 10월에는 막스 플랑크 감염생물학 연구소의 과학 이사로 베를린으로 또 한 번 거처를 옮겼습니다. 2018년에는 막스 플랑크 병원체 과학 부서를 설립하여 이끌고 있으며 훔볼트 대학의 명예 교수이기도 합니다. 그녀는 여전히 세균학자로 남아 있습니다. 그녀의 관심은 여전히 병원체가 어떻게 작동하는지에 있으며, 그녀의 입장에서 CRISPR는 세균 면역에 관한 질문이었고 그것이 엄청난 결과를 낳았던 것입니다.

에마뉘엘이 천재라 불리는 이유

샤르팡티에의 특별한 자질은 비정상적인 작은 것에 대한 예리한 감각입니다. 2004년 화농성 연쇄상구균에서의 조절 RNA와 2011년 tracrRNA 발견은 모두 같은 기술의 사례입니다. 모두가 이해하고 있다고 생각했던 시스템에서 아무도 목록화하지 않은 분자를 알아차리고, 그것이 부차적인 것이 아니라 중심적이라고 정확히 판단한 것입니다. tracrRNA 없는 Cas9은 도구가 아니며, 이후의 어떤 구조 생물학적 연구로도 그것을 찾을 수 없었을 것입니다. 이는 연쇄상구균에 세심한 주의를 기울인 미생물학자에게서 비롯된 것입니다.

두 번째 자질은 성공하기 전까지는 기이하게 보이는 전문적 위험에 대한 관용입니다. 빈을 떠나 우메오로 간 것은 근접성, 협력자, 편리함을 희생하게 했지만, 그곳이 바로 CRISPR 연구가 일어난 장소입니다. 그녀는 이를 과학적 용어가 아닌 예술적 용어로 표현하는데, 이는 흔치 않으면서도 아마 정확할 것입니다. 즉, 엄격함에 더해 놓아줄 줄 아는 의지입니다.

솔직한 반론은 CRISPR-Cas9이 많은 연구자가 모인 수렴의 결과라는 것입니다. 프란시스코 모이카는 CRISPR 서열을 확인했고, 비르기니유스 식스니스도 독립적으로 관련 결론에 도달하여 샤르팡티에, 다우드나와 함께 카블리상을 공유했습니다. 장펑과 조지 처치는 수개월 내에 인간 세포에서 이 시스템을 작동시켰습니다. 샤르팡티에는 도구를 혼자 만든 것이 아니며, 다우드나와 공유한 노벨상은 공동 집필한 논문에 대해 수여되었습니다. 또한 그녀는 치료적 응용을 직접 추구하지 않고 기초 과학자로 남는 길을 택했습니다. 그녀의 입장은 바로 이것이 핵심이라는 것입니다. "기초 연구는 발전에 필수적입니다." 윤리에 관해서 그녀는 짧고 분명합니다. "CRISPR-Cas9은 인류에게 큰 혜택을 줄 수 있지만, 물론 책임감 있게 다뤄야 합니다."

업적과 유산

상들은 물밀듯이 밀려왔습니다. 2015년 루이 장테상, 브레이크스루상, 아스투리아스 공주상, 에른스트 융상, 그루버 유전학상; 2016년 당상, 가드너상, 라이프니츠상, 로레알-유네스코 여성과학자상, 오토 바르부르크 메달, 워런 앨퍼트상 및 레지옹 도뇌르 훈장; 2017년 일본상, 푸르 르 메리트 훈장, BBVA 지식의 최전선상; 2018년 카블리 나노과학상과 하비상; 2020년 울프 의학상과 노벨 화학상을 받았는데, 이는 두 여성에게만 수여된 최초의 과학 분야 노벨상이었습니다. 2023년에는 미국 발명가 명예의 전당에 헌액되었고, 2024년에는 영국 왕립학회 외국인 회원으로 선출되었습니다. 9개의 학술원 회원 자격과 12개의 명예 박사 학위를 보유하고 있습니다. 그녀가 공동 창립한 CRISPR Therapeutics는 겸상 적혈구 질환 환자들을 위한 최초의 승인된 CRISPR 유전자 치료제를 제공하는 데 기여했습니다. 그녀는 여전히 베를린에 머물며 세균 연구를 계속하고 있습니다.