파울 에를리히: 질병을 겨냥한 화학자

화합물 606은 파울 에를리히(Paul Ehrlich)의 실험실에서 합성하고 테스트한 606번째 비소 유도체였기 때문에 606이라 불렸습니다. 대부분의 연구자들은 100번대 초반에서 멈췄을 것입니다. 에를리히는 그렇지 않았고, 1909년에 일본인 조수 하타 사하치로(Sahachiro Hata)와 함께 환자를 죽이지 않고 매독균인 스피로헤타를 죽이는 물질을 찾아냈습니다. 그는 수년간 그러한 것이 반드시 존재할 것이라고 주장해 왔는데, 그것은 기생충을 찾아내고 숙주는 무시하는 물질인 '마법의 탄환'(Zauberkugel)이었습니다. 살바르산(Salvarsan)은 그의 생각이 옳았음을 증명했고 화학요법의 기초를 마련했습니다.

염료

에를리히는 1854년 3월 14일 슐레지엔의 스트렐렌(Strehlen)에서 여관업자이자 증류업자이며 지역 유대인 공동체의 지도자였던 이스마르 에를리히(Ismar Ehrlich)의 아들로 태어났습니다. 그는 1872년부터 브레슬라우(Breslau)에서 의학을 공부했고, 이후 스트라스부르, 프라이부르크, 라이프치히에서 공부했으며, 1878년 율리우스 콘하임(Julius Cohnheim) 밑에서 '조직학적 염색의 이론과 실제에 대한 기여'라는 논문으로 박사 학위를 받았습니다.

그 제목에는 그의 경력 전체가 배아 상태로 담겨 있습니다. 1870년대 독일은 세계에서 가장 앞선 합성 염료 산업을 가지고 있었고, 에를리히는 산업계가 기술적 번거로움으로 치부하던 사실, 즉 염료는 선택적이라는 사실에 매료되었습니다. 특정 염료는 한 종류의 세포를 염색하고 이웃 세포는 건드리지 않습니다. 에를리히에게 이것은 번거로움이 아니라 메시지였습니다. 선택성은 '친화력'을 의미하고, 친화력은 염료가 결합하는 세포 위의 특정 화학 구조를 의미하며, 만약 분자가 조직 내에서 특정 세포를 찾을 수 있다면, 원칙적으로 분자가 신체 내에서 특정 기생충을 찾도록 만들 수 있다는 것입니다.

즉각적인 성과는 실용적이었습니다. 그의 염색 방법 덕분에 서로 다른 백혈구를 처음으로 구분할 수 있게 되었고, 이는 사실상 혈액학을 진단 학문으로 확립했습니다. 그는 비만 세포를 발견했고, 1881년에는 장티푸스와 일반 설사를 구분하는 검사인 에를리히 시약(Ehrlich's reagent)을 개발했습니다. 그는 1886년 베를린의 샤리테(Charité)에서 교수 자격을 취득했고 1891년 로베르트 코흐(Robert Koch)의 전염병 연구소에 합류했습니다.

측쇄

같은 직관에서 그의 면역 이론이 나왔습니다. 에를리히는 세포가 화학적 결합을 통해 독소와 결합하는 표면 구조, 즉 측쇄를 가지고 있으며, 독소에 의해 자극받은 세포가 이러한 측쇄를 과잉 생산하고, 이것이 혈액으로 떨어져 나와 자유롭게 떠다니는 결합체로 순환한다고 제안했습니다. 그러한 순환 측쇄가 바로 항체입니다.

구체적인 그림은 대체되었습니다. 핵심 아이디어는 그렇지 않습니다. 면역은 상호 보완적인 분자 모양이 서로 맞물리는 문제이며, 세포 표면은 신체와 신체에 작용하는 모든 것 사이의 접점인 수용체를 가지고 있다는 것입니다. 이것이 수용체 약리학의 개념적 기초이며, 현재 사용 중인 대부분의 약물이 이에 해당합니다.

이 이론은 즉각적인 상업적 응용도 있었습니다. 1894년부터 에를리히는 에밀 폰 베링(Emil von Behring)과 함께 디프테리아 항독소를 연구했고, 발견과 의학 사이를 가로막던 문제, 즉 의사가 알려진 용량을 투여할 수 있도록 혈청의 효능을 측정하는 방법을 해결한 것은 에를리히였습니다. 표준화는 대량 생산을 가능하게 했습니다. 대부분의 기록에 따르면 베링은 수익에서 에를리히를 밀어냈고, 두 사람의 우정은 완전히 회복되지 않았습니다.

프랑크푸르트와 606번째 시도

1896년 에를리히는 베를린-슈테글리츠(Berlin-Steglitz)에 자신의 혈청 연구 및 검사 연구소를 갖게 되었고, 1899년에는 프랑크푸르트로 이전하여 실험 치료 연구소가 되었으며, 1906년부터는 게오르크 슈파이어 하우스(Georg Speyer House)도 지휘했습니다. 그곳에서 그는 이전에 존재하지 않았던 산업 규모의 스크리닝 실험실, 즉 화학적 변종을 합성하고 감염된 동물들을 대상으로 차례로 테스트하는 기계를 구축했습니다.

일반 섬유 염료인 메틸렌 블루(Methylene blue)는 말라리아 기생충에 대한 활성을 보였습니다. 트리판 레드(Trypan red)는 수면병의 트리파노소마를 공격했습니다. 그러고 나서 비소 화합물들이 있었고, 수백 번에 걸친 긴 고난의 시간이 이어졌습니다. 화합물 606인 아르스페나민(arsphenamine)은 감염된 토끼에게, 그다음엔 환자들에게 투여되었습니다. 횔스트(Hoechst)는 1910년 말부터 이를 살바르산(Salvarsan)으로 판매했고, 1912년에는 더 내약성이 좋은 네오살바르산(Neosalvarsan)이 뒤를 이었습니다. 이들은 1940년대 페니실린이 나오기 전까지 4세기 동안 유럽 전역에서 얼굴을 일그러뜨리고 미치게 하며 죽음에 이르게 했던 질병인 매독에 대한 표준 치료제로 남았습니다.

성공은 편안하지 않았습니다. 살바르산은 독성이 있고 투여하기 어려우며 사상자를 냈습니다. 에를리히는 공개적인 공격과 비난에 직면했는데, 그중 일부는 성병을 치료하는 것 자체를 반대하는 도덕주의자들에 의한 것이었습니다. 그는 1908년 노벨 생리학·의학상을 엘리 메치니코프(Élie Metchnikoff)와 공동 수상했는데, 이는 '면역에 관한 연구 공로'를 인정받은 것이며, 이미 1903년에는 프로이센 대과학 금메달을 받은 바 있습니다. 1911년에는 프로이센 최고의 민간 훈장인 추밀원 고문관이 되었고, 1914년에는 에든버러에서 캐머런 상(Cameron Prize)을 받았으며 프랑크푸르트에서 정교수가 되었습니다.

파울이 천재라 불리는 이유

에를리히의 독특한 자질은 유추적 범위, 즉 한 영역에서 다른 영역으로 원칙을 온전하게 가져와 여전히 유효함을 발견하는 능력이었습니다. 그는 염료가 하나의 세포를 골라내고 다른 세포는 지나치는 것을 관찰했고, 그 평범한 실험실 사실로부터 30년에 걸쳐 면역 체계가 침입자를 인식하는 방법에 대한 이론과 병원균을 인식하는 약물을 만드는 프로그램을 이끌어냈습니다. 특정 화학적 친화력이라는 동일한 아이디어가 측쇄 이론, 항독소의 표준화, 수용체 개념, 살바르산의 기초가 되었습니다. 단일 통찰력에서 이렇게 많은 것을 얻어낸 과학자는 거의 없으며, 통찰력을 606번의 번호가 매겨진 실험으로 변환할 수 있는 체력을 가진 과학자는 더더욱 드뭅니다.

반론 또한 실재합니다. 그가 구상한 측쇄 이론은 세부적으로 잘못되었습니다. 살바르산은 공개적으로 독성을 과소평가했고 평판이 정당하게 논란이 된 위험한 화합물이었습니다. 발견의 엔진으로서 훌륭했던 스크리닝 방법은 우아한 연역보다는 체계적인 무차별 대입에 가까웠으며, 이는 당대에도 비판받았고, 약물을 찾는 것이 목적이었기에 그는 대부분 이를 수용했습니다. 그리고 1914년 그는 '93인 선언'(Manifesto of the Ninety-Three)에 이름을 올렸는데, 이는 독일 지식인들이 전쟁 중 자국의 행위를 방어하기 위해 발표한 악명 높은 성명서였습니다. 그는 위대한 과학자였지 성자는 아니었으며, 위대함은 바로 605에서 멈추기를 거부한 데 있습니다.

유산

그는 1883년 헤드비히 핀쿠스(Hedwig Pinkus)와 결혼하여 스테파니(Stephanie)와 마리아네(Marianne)라는 두 딸을 두었습니다. 그는 1915년 8월 17일 심장마비를 겪고 3일 후 바트 홈부르크(Bad Homburg)에서 61세의 나이로 사망했습니다. 빌헬름 2세(Kaiser Wilhelm II) 황제는 그의 '불멸의 명성과 동시대인 및 후세의 감사'에 대해 썼습니다. 독일의 연방 백신 연구소는 그의 이름을 따서 명명되었으며, 박테리아 속(屬), 달의 크레이터, 독일 의학의 주요 상 중 하나도 마찬가지입니다. 그가 만든 문구인 '마법의 탄환'(magic bullet)은 여전히 약리학이 구축하려는 것을 나타내는 표준 줄임말입니다.