마이클 스미스 (화학자)

2.1. 출생과 유년기

스미스는 1932년 4월 26일 영국 랭커셔주 블랙풀의 노동 계급 가정에서 태어났다. 그는 성 니콜라스 성공회 학교(St. Nicholas Church of England School)라는 국공립 초등학교에 다녔다. 당시 영국 국공립 학교 출신 학생 중에는 학업을 더 이어가는 경우가 드물었지만, 스미스는 '엘리븐 플러스 시험'(eleven plus exam^영어)에서 우수한 성적을 거두어 예외적인 사례가 되었다. 이를 통해 그는 아널드 남학교(Arnold School for Boys)에 장학금을 받고 진학할 수 있었다.

2.2. 학업 과정

아널드 남학교에서의 성공은 그가 맨체스터 대학교 화학 대학(School of Chemistry, University of Manchester)에서 화학을 전공할 수 있는 추가 장학금으로 이어졌다. 그는 이 학교에서 산업 화학에 대한 관심을 추구하며 학사(BSc) 학위를 취득했고, 1956년에는 다이올(diol)의 입체화학(stereochemistry)에 대한 연구로 박사(PhD) 학위를 받았다.

3.1. 초기 연구 및 박사후 과정

스미스의 연구 경력은 캐나다 브리티시컬럼비아 연구 위원회에서 하르 고빈드 코라나의 지도 아래 박사후 연구원(post-doctoral fellowship)으로 시작되었다. 당시 코라나는 뉴클레오타이드 합성의 새로운 기술을 개발하고 있었다. 생명체에 물리학과 화학의 원리를 적용하는 것은 당시로서는 새로운 시도였으며, DNA가 세포의 유전 물질임이 확인되면서 코라나와 다른 연구자들은 DNA가 어떻게 생물체를 구성하는 단백질을 암호화하는지 연구하고 있었다. 1960년, 코라나가 위스콘신 대학교 매디슨의 효소 연구소에서 훌륭한 실험실 시설을 갖춘 교수직을 수락하자, 스미스도 그와 함께 위스콘신으로 이동했다.

위스콘신에서 몇 달을 보낸 후, 스미스는 1961년 밴쿠버로 돌아와 캐나다 수산 연구 위원회(Fisheries Research Board, FRB) 밴쿠버 기술 스테이션의 선임 과학자 겸 화학 부서장으로 재직했다. 이 역할에서 그는 산란 연어의 섭식 습관과 생존, 그리고 연어가 태어난 하천으로 돌아가게 하는 후각 자극 식별에 대한 연구를 수행했다. 그러나 그의 주요 연구 관심사는 계속해서 핵산 합성 분야였으며, 이를 위해 미국 공중 보건 서비스 연구 보조금(United States Public Health Service Research Grant)을 받기도 했다.

FRB에서 연구를 수행하는 동시에, 스미스는 브리티시컬럼비아 대학교(UBC) 생화학과 부교수 및 동물학과 명예 교수직을 겸임했다. 1966년, 스미스는 캐나다 의학 연구 위원회(Medical Research Council of Canada)의 연구원으로 임명되어 UBC 생화학과 내에서 연구를 진행했다.

스미스의 특별한 관심 분야는 계속해서 올리고뉴클레오타이드의 합성 및 그 특성 규명이었다. 1975년에서 1976년, 그는 영국 MRC 분자생물학 연구실에서 프레더릭 생어와 함께 안식년을 보내면서 유전자와 유전체의 조직, 그리고 대형 DNA 분자 염기서열 결정 방법 연구의 선두에 서게 되었다. 그는 영국에서 돌아올 때 이미 세계 최고의 분자생물학자 중 한 명으로 인정받았다.

스미스와 그의 팀은 바이러스 유전체 내의 모든 부위에 돌연변이를 만들 가능성을 탐구하기 시작했다. 이 과정이 가능하다면, 이는 유전자에서 유전 가능한 변화를 조작하는 효율적인 방법이 될 수 있었다. 마침내 1977년, 그들은 스미스의 이론을 성공적으로 입증했다.

3.2. 부위 특이적 돌연변이 연구의 혁신

1970년대 후반, 스미스는 분자생물학 프로젝트와 DNA 분자 내 유전자가 어떻게 생물학적 정보의 저장소이자 전달자 역할을 하는지에 집중했다. 1978년, 스미스는 전 프레더릭 생어 연구실 안식년 동료인 클라이드 A. 허치슨 3세(Clyde A. Hutchison III)와의 협력을 통해 "올리고뉴클레오타이드 유도 부위 특이적 돌연변이(oligonucleotide-directed site-directed mutagenesis)"라는 새로운 기술을 분자생물학 분야에 도입했다. 이 기술은 단일 돌연변이 유전자의 효과를 효율적으로 결정하는 방법을 제시하며 기존의 문제를 해결했다.

그들은 유전자에 부위 특이적 돌연변이를 도입하기 위한 합성 DNA 기술을 개발했다. 이는 다양한 단백질 분자를 비교할 수 있게 하여 초기 돌연변이의 역할을 밝혀내는 데 기여했다. 이 새로운 기술은 생물체의 특성을 변경하기 위한 유전자의 신속한 식별 및 의도적인 변형을 가능하게 했다. 이는 중합효소 연쇄 반응(PCR), 부위 특이적 돌연변이(Site-Directed Mutagenesis), 합성 생물학의 선구 기술로서 새로운 진단 전략과 유전 질환에 대한 새로운 치료법, 심지어는 새로운 인공 생명 형태의 창조 가능성까지도 높였다.

부위 특이적 돌연변이 기술을 설명한 스미스 팀의 논문은 1978년 생물학적 화학 저널(Journal of Biological Chemistry)에 "DNA 염기서열의 특정 위치에서의 돌연변이 유발(Mutagenesis at a Specific Position in a DNA Sequence)"이라는 제목으로 발표되었다. 올리고뉴클레오타이드 유도 부위 특이적 돌연변이 개발에 기여한 공로로 스미스는 중합효소 연쇄 반응의 발명가인 캐리 멀리스와 함께 1993년 노벨 화학상을 공동 수상했다.

부위 특이적 돌연변이 기술을 사용하여 과학자들은 알츠하이머병의 병태생리학에서 단백질 플라크 형성 관련 구조 및 기능 관계를 분석하고, 낭포성 섬유증, 겸상 적혈구 빈혈증, 혈우병에 대한 유전자 치료 접근법의 타당성을 연구했으며, 신경전달물질 결합 부위의 단백질 수용체 특성을 규명하고 새로운 약학적 특성을 가진 유사체를 설계했으며, 면역결핍증 관련 바이러스 단백질을 조사하고, 식품 과학 및 기술에 사용되는 산업 효소의 특성을 개선할 수 있었다.

3.3. 생명공학 분야 리더십

스미스는 과학 연구뿐만 아니라 행정가로서도 중요한 역할을 수행했다. 1981년, 그는 브리티시컬럼비아 대학교(UBC) 의과대학에서 상원의원 선출 대표로 임명되며 행정가로서의 경력을 시작했다. 그는 캐나다 고등 연구소(Canadian Institute for Advanced Research) 진화 생물학 프로그램의 자문 위원회와 브리티시컬럼비아 생명공학 부문 위원회에서도 활동했다. 1982년에는 의과대학에 분자 유전학 센터(Centre for Molecular Genetics)를 설립하고 1986년에 그 센터장이 되었다. 1991년에는 UBC 생체 의학 연구 센터의 임시 과학 책임자를 역임했다.

1987년, 브리티시컬럼비아 주정부의 3대 '우수 연구 센터' 중 하나로 UBC에 생명공학 연구실(Biotechnology Laboratory)이 설립되었고, 스미스는 이 연구실의 초대 이사가 되었다. 이 새로운 시설은 기존의 분자 유전학 센터를 흡수했다. 그는 과학자들을 한데 모으고, 이후 '단백질 공학 네트워크 우수 센터(Protein Engineering Network of Centres of Excellence, PENCE)'가 될 제안서를 작성하는 데 중요한 역할을 수행했다.

1980년대 내내, 스미스와 캐나다 고등 연구소의 동료들은 캐나다가 인간 게놈 프로젝트에 참여할 수 있도록 관련 시설을 설립해야 한다고 주장했다. 마침내 BC 암 연구 기관(BC Cancer Agency)으로부터 자금을 확보하여 1999년에 유전체 염기서열 분석 센터(Genome Sequence Centre)가 설립되었으며, 이 센터는 생명 과학, 특히 암 연구를 지원하기 위한 유전체학 기술을 개발하고 배포하는 임무를 맡았다. 유전체 과학 센터는 또한 게놈 캐나다(Genome Canada)와 게놈 BC(Genome BC) 프로젝트에 인류 건강, 환경, 임업, 농업, 양식업 분야의 기술을 제공했다.

3.4. 상업적 활동

1981년, 스미스는 제약 분야 기업가로 뛰어들며 사업 세계에 발을 들였다. 그는 워싱턴 대학교의 얼 W. 데이비(Earl W. Davie) 교수와 벤자민 D. 홀(Benjamin D. Hall) 교수와 협력하여 미국 워싱턴주 시애틀에 자이모제네틱스(ZymoGenetics)를 설립했다. 이 회사는 덴마크의 노보 노르디스크(Novo Nordisk)와의 국제적인 협력을 통해 재조합 단백질 연구를 시작했다. 재조합 DNA는 주로 기초 연구에 사용되지만, 인간 및 수의학, 농업, 생체 공학 분야에서도 광범위하게 응용되었다. 자이모제네틱스는 2015년 8월 브리스톨-마이어스 스큅(Bristol-Myers Squibb)에 인수되었다.

7.1. 자선 기부

그는 1993년 노벨 화학상을 수상한 후, 받은 상금의 절반을 조현병 유전학 연구에 기부했다. 나머지 절반은 BC 사이언스 월드(BC Science World)와 캐나다 과학 기술 여성 협회(Society for Canadian Women in Science and Technology)에 기부하여 과학 교육과 여성 과학자들의 활동을 지원했다. 1999년 로열 뱅크 상을 수상했을 때도, 그는 이 상에 동반된 보조금을 BC 암 재단에 기부하며 지속적인 자선 활동을 펼쳤다.

7.2. 기념 및 추모

스미스의 업적을 기리기 위해 여러 기관과 건축물이 그의 이름을 따서 명명되었다.

• 2001년: 마이클 스미스 건강 연구 재단(Michael Smith Foundation for Health Research)이 설립되었다.
• 2004년: 브리티시컬럼비아 대학교의 생명공학 연구소는 마이클 스미스 연구소(Michael Smith Laboratories)로 명칭이 변경되었다.
• 2004년: 캐나다 마이클 스미스 유전체 과학 센터(Canada's Michael Smith Genome Sciences Centre)가 그의 이름을 따서 명명되었다.
• 2004년: 맨체스터 대학교에 신설된 생물 과학 연구 센터가 마이클 스미스 빌딩(Michael Smith Building)으로 명명되었다.
• 2005년: 밴쿠버의 다운타운 이스트사이드(Downtown Eastside) 지역에 노인들을 위한 저렴한 주택인 스미스-위엔 아파트(Smith-Yuen Apartments)가 개소되었다.
• 2004년: 캐롤라인 애스텔(Caroline Astell)과 에릭 데이머(Eric Damer)가 스미스의 생애를 다룬 전기 평범하지 않은 마이크(No Ordinary Mike^영어)를 출판했다.
• 캐나다 자연과학공학 연구 위원회(National Sciences and Engineering Research Council of Canada, NSERC)는 과학 진흥에 기여한 캐나다인 및 단체를 위한 마이클 스미스 상을 제정하여 수여하고 있다.