[1923 노벨생리의학상] 프레더릭 G. 밴팅 · 존 매클라우드 : 인슐린 발견, 당뇨병에 드리운 죽음의 그림자를 걷어내다

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🧐 불치병에서 관리 가능한 질환으로: 인슐린 발견의 의미

 

20세기 이전에 제1형 당뇨병은 사형 선고와 같았다. 환자들은 극심한 갈증과 체중 감소, 무력감에 시달리다 짧게는 몇 달, 길어야 몇 년 안에 죽음에 이르렀다. 특히 어린아이에게 찾아오는 당뇨병은 가족 전체를 절망에 빠뜨리는 비극이었다. 그러나 1922년 1월, 캐나다 토론토에서 한 십대 소년이 거의 죽음의 문턱에서 되돌아왔다. 살과 뼈만 남은 채 혼수상태에 빠진 소년에게 수정된 췌장 추출물이 주사되었고, 몇 시간 만에 그는 눈을 떴다. 지켜보던 의사와 간호사들은 눈물을 흘렸다고 전해진다. 기적이 일어난 것이었다.

이 기적을 만든 것이 바로 인슐린이었다. 1923년 노벨 생리의학상은 인슐린 발견의 공로로 캐나다의 외과의사 프레더릭 그랜트 밴팅과 생리학 교수 존 제임스 리카드 매클라우드에게 수여되었다. 이 발견은 의학사에서 가장 劇的인 구원의 이야기 중 하나로 기록되어 있으며, 동시에 과학계에서 가장 복잡하고 논쟁적인 공헌도 논란을 남긴 사건이기도 하다.

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🕰️ 죽음의 선고: 당뇨병이 지배하던 시대

 

당뇨병의 역사는 인류 문명만큼이나 오래되었다. 고대 이집트의 파피루스에는 과도한 소변 배출을 특징으로 하는 질환이 기록되어 있으며, 고대 인도의 의사들은 이 질환 환자의 소변에 개미가 꼬인다는 것을 관찰하여 '꿀처럼 달콤한 소변의 병'이라고 불렀다. 수천 년의 역사를 가진 질병이었지만, 20세기 초까지도 효과적인 치료법은 존재하지 않았다.

당시 의사들이 가진 유일한 수단은 극도의 저탄수화물 식단이었다. 프레더릭 앨런이 개발한 이 이른바 '기아 식이요법'은 탄수화물 섭취를 하루 수십 그램으로 제한하는 것이었는데, 이는 당뇨병의 진행을 약간 늦추기는 했지만 환자를 영양실조와 기력 소진 상태로 몰아넣었다. 아이들은 해골처럼 말라가며 소변에서 달콤한 냄새가 났고, 부모들은 자식이 조금 더 오래 살기를 바라며 음식을 더 굶겼다. 생명을 유지하기 위해 또 다른 방식으로 죽어가는 아이러니한 상황이었다.

과학자들은 췌장이 당뇨병과 관련이 있다는 사실을 이미 알고 있었다. 1889년 독일의 오스카 민코프스키와 조셉 폰 메링은 개에서 췌장을 제거하면 당뇨병이 발생한다는 것을 보여주었다. 췌장의 랑게르한스섬이라는 세포군에서 어떤 물질이 분비되어 혈당을 조절할 것이라는 가설은 1900년대 초부터 많은 연구자들이 공유하고 있었다. 문제는 그 물질을 분리하는 것이었다. 췌장에는 강력한 소화 효소가 가득 차 있어서, 추출 과정에서 바로 그 유효 성분을 파괴해버렸다. 모든 시도는 실패로 끝났고, 당뇨병 연구는 막다른 골목에 갇혀 있었다.

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🖊️ 한 밤의 아이디어가 바꾼 역사: 밴팅과 베스트의 실험실

 

1920년 10월의 어느 밤, 캐나다 온타리오주 런던에서 정형외과를 개업하던 서른 살의 젊은 의사 프레더릭 밴팅은 당뇨병에 관한 논문을 읽고 있었다. 과학 강사로도 일하던 그는 학생들에게 췌장의 기능을 설명하기 위해 최신 연구를 찾아보다가 한 문장에서 멈추었다. '췌장관의 결찰이 소화 세포를 퇴화시키고 랑게르한스섬 세포는 남긴다'는 내용이었다.

그 순간 밴팅의 머릿속에서 번쩍이는 아이디어가 떠올랐다. 췌장관을 묶어 소화 효소를 만드는 세포를 퇴화시킨 후, 남은 랑게르한스섬 세포에서 추출물을 만들면 유효 성분이 파괴되지 않고 보존될 것이라는 생각이었다. 그는 흥분을 억제하며 그 생각을 노트에 적었다. 그때의 메모가 남아 있는데, 거칠고 서툰 글씨로 적힌 그 몇 줄이 의학사를 바꾸는 출발점이었다.

밴팅은 자신의 아이디어를 실현하기 위해 토론토 대학교의 생리학 교수 존 매클라우드를 찾아갔다. 매클라우드는 당뇨병 연구의 권위자였다. 밴팅의 제안을 들은 매클라우드는 처음에는 회의적이었다. 밴팅은 연구 경험이 거의 없는 외과의사였으며, 매클라우드는 이미 수년간 많은 뛰어난 연구자들이 같은 방향으로 시도했다가 실패한 역사를 알고 있었다. 그러나 밴팅의 집념과 열정에 설득된 매클라우드는 마침내 자신의 실험실과 개 열 마리, 그리고 의대를 갓 졸업한 찰스 베스트를 조수로 제공하고 스코틀랜드로 여름 휴가를 떠났다.

1921년 5월 16일, 밴팅과 베스트는 토론토의 여름 더위 속에서 실험을 시작했다. 그들은 개의 췌장관을 수술로 묶었다. 소화 효소를 만드는 외분비 세포가 퇴화하기를 기다리는 몇 주 동안, 그들은 다른 개들에게서 췌장을 제거하여 당뇨병 상태를 만들었다. 수술은 섬세했고 개들은 종종 합병증으로 죽었다. 자금은 빠듯했고, 실험실은 덥고 불편했다.

7월이 되어 췌장관이 결찰된 개의 췌장이 충분히 퇴화했다고 판단한 두 사람은 그 췌장을 적출하여 차가운 생리식염수에서 갈아 추출물을 만들었다. 이 추출물을 당뇨 상태의 개에게 주사했다. 혈당 수치를 측정했다. 그리고 놀라운 결과가 나왔다. 혈당이 떨어지고 있었다. 마비된 개가 다시 일어났다. 밴팅과 베스트는 서로를 부둥켜안았다고 전해진다.

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🔬 췌장의 비밀을 열다: 인슐린 발견과 정제의 과학

 

밴팅과 베스트의 초기 추출물은 혈당을 낮추는 효과가 있었지만, 불순물이 많아 독성 반응을 일으켰다. 더 정제된 형태가 필요했다. 이때 생화학자 제임스 버트럼 콜립이 연구팀에 합류했다. 콜립은 복잡한 화학적 분리 과정을 통해 불순물을 제거하고 인체에 안전하게 사용할 수 있는 수준의 정제된 추출물을 만들어내는 데 성공했다. 이 정제된 추출물이 바로 인슐린의 실용적 형태였다.

1922년 1월 11일, 첫 번째 임상 시험이 시작되었다. 열네 살의 레너드 톰프슨은 이미 삶의 끈을 놓아가고 있는 상태였다. 첫 번째 주사는 정제가 불충분하여 알레르기 반응을 일으켰고 실패로 끝났다. 콜립이 더욱 정제된 추출물을 만들어내는 데 12일이 걸렸다. 1월 23일, 다시 주사를 놓았다. 혈당이 정상 수준으로 떨어졌다. 소변에서 당이 사라졌다. 레너드는 눈을 뜨고 의식을 회복했다.

이 뉴스는 삽시간에 퍼져나갔다. 토론토 어린이 병원에는 죽어가는 당뇨병 아이들이 가득 차 있었다. 밴팅과 베스트, 콜립은 밤낮없이 인슐린을 생산하고 정제했다. 그들이 병동을 돌아다니며 아이들에게 차례로 주사를 놓았을 때, 몇 시간 만에 혼수상태의 아이들이 깨어났다. 목격자들은 이것이 기적처럼 보였다고 했다. 한 해 전만 해도 불치병이었던 당뇨병이, 이제 관리 가능한 만성 질환으로 바뀌는 순간이었다.

인슐린의 화학적 정체는 어떤 것인가. 인슐린은 51개의 아미노산으로 이루어진 펩타이드 호르몬으로, 췌장의 베타 세포에서 분비된다. 혈당이 올라가면 베타 세포는 인슐린을 분비하여 포도당이 세포 속으로 들어갈 수 있도록 돕는다. 마치 세포의 문을 여는 열쇠와 같다. 제1형 당뇨병에서는 면역 시스템이 베타 세포를 파괴하여 인슐린이 전혀 만들어지지 않는다. 인슐린 없이는 포도당이 세포 안으로 들어갈 수 없고, 세포들은 굶주리며, 지방과 단백질을 분해하여 케톤체를 만들어 치명적인 산성혈증으로 이어진다.

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🎬 영광의 그늘: 노벨상 공헌도 논쟁

 

1923년 노벨 생리의학상 수상자로 밴팅과 매클라우드가 발표되었을 때, 과학계는 뒤숭숭했다. 가장 큰 파장은 밴팅 자신으로부터 왔다. 실험을 처음부터 끝까지 함께한 찰스 베스트가 수상자 명단에서 빠진 것에 그는 공개적으로 분노를 표했다. 밴팅은 수상 소감에서 매클라우드를 거의 언급하지 않았고, 자신의 상금 절반을 베스트에게 나누어 주겠다고 선언했다.

매클라우드도 이에 질세라 자신의 상금 절반을 콜립에게 주겠다고 발표했다. 이 상금 분배 선언은 인슐린 발견이 얼마나 많은 사람들의 협력으로 이루어졌는지를 역설적으로 보여주었지만, 동시에 네 사람 사이의 긴장과 갈등을 노골적으로 드러냈다.

밴팅과 매클라우드의 관계는 평생 불편한 것이었다. 밴팅은 매클라우드가 연구의 가장 어렵고 더러운 부분은 자신과 베스트가 다 했는데 노벨상의 절반을 가져갔다고 느꼈다. 매클라우드는 자신이 연구 방향을 제시하고 자원을 제공했으며 콜립을 합류시켜 임상 적용을 가능하게 한 것이 결정적이었다고 여겼다.

노벨상을 받은 두 사람 중 베스트가 빠진 것은 과학사의 영원한 아쉬움으로 남는다. 베스트는 당시 의대 학생이었기 때문에 노벨상이 요구하는 '독립적 연구자'의 지위를 충족하지 못했다는 것이 한 가지 이유로 거론된다. 하지만 그가 행한 실험의 비중과 기여를 생각하면, 노벨상이 세 명 이상에게 주어지지 않는다는 규정이 역사에 또 하나의 불공정을 남긴 것이기도 했다.

밴팅 자신은 1941년, 제2차 세계 대전 중 군의관으로 활동하다 뉴펀들랜드에서 비행기 추락으로 사망했다. 향년 49세였다. 그가 죽음을 맞이했을 때, 세계는 그의 발견으로 생명을 이어가고 있는 수백만 명의 당뇨병 환자들로 가득했다.

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📱 인슐린에서 인공 췌장까지: 현대 의학의 진화

 

인슐린 발견 이후 100년, 당뇨병 치료는 비약적으로 발전했다. 초기에는 소나 돼지의 췌장에서 추출한 동물성 인슐린을 사용했다. 이는 인간 인슐린과 아미노산 서열이 조금 달라 알레르기 반응이 발생하기도 했다. 1982년에는 유전자 재조합 기술을 이용하여 대장균에서 인간 인슐린과 동일한 구조를 가진 인슐린을 생산하는 데 성공했다. 인슐린의 대량 생산이 가능해지면서 전 세계 수억 명의 당뇨병 환자들이 안정적으로 치료를 받을 수 있게 되었다.

인슐린의 종류도 다양화되었다. 식사 직전에 투여하여 빠르게 작용하는 초속효성 인슐린, 24시간에 걸쳐 서서히 혈당을 유지하는 기저 인슐린, 그 사이의 다양한 혼합형 인슐린 등이 개발되어 환자 개개인의 생활 방식에 맞는 맞춤 치료가 가능해졌다.

투여 방식도 혁신적으로 변화했다. 주사기에서 인슐린 펜으로, 인슐린 펜에서 인슐린 펌프로 발전했다. 특히 연속 혈당 측정기가 등장하면서 당뇨병 관리의 새로운 시대가 열렸다. 피부에 부착된 작은 센서가 실시간으로 혈당을 측정하여 스마트폰으로 전송하고, 혈당 변화의 추세를 보여준다. 여기에 인슐린 펌프와 연속 혈당 측정기를 연동하여 혈당에 따라 자동으로 인슐린을 조절하는 인공 췌장 시스템이 개발되어 임상에 적용되고 있다. 밴팅이 꿈꾸었던 완전한 치유에는 아직 이르지 못했지만, 기술은 그 꿈을 향해 빠르게 나아가고 있다.

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📝 과학적 탐구와 협력, 그리고 인류애의 빛

 

인슐린 이야기는 과학의 본질에 대해 여러 생각할 거리를 던진다. 밴팅의 번뜩이는 아이디어, 베스트의 젊은 열정, 매클라우드의 경험과 조직력, 콜립의 정제 기술. 이 네 가지가 모두 없었다면 인슐린은 발견되지 못했거나, 발견되었더라도 환자에게 사용될 수 없었을 것이다. 과학은 고독한 천재의 영역이 아니다. 다양한 전문성과 관점을 가진 사람들이 서로의 한계를 보완하며 함께 만들어가는 공동의 노력이다.

동시에 이 이야기는 인간적인 갈등과 명예에 대한 욕구, 그리고 그럼에도 불구하고 과학적 진실이 살아남는다는 것을 보여준다. 밴팅과 매클라우드 사이의 불화, 베스트와 콜립이 노벨상에서 제외된 것에 대한 논쟁은 결국 아무것도 되돌리지 못했다. 인슐린은 이미 세상에 나와 있었고, 수백만 명의 생명을 구하고 있었다. 개인의 영광 다툼은 인류 전체에 대한 인슐린의 선물과 비교할 수 없이 작은 것이었다.

레너드 톰프슨은 1941년까지 살았다. 인슐린이 없었다면 1922년 1월에 이미 세상을 떠났을 그는, 인슐린 덕분에 19년을 더 살았다. 그는 인류 역사에서 인슐린으로 생명을 이어간 첫 번째 사람으로 기억된다. 그의 이야기는 과학이 인류의 고통을 경감하고 삶의 지평을 넓힐 수 있다는 가장 강력한 증거로, 지금도 우리에게 말을 건네고 있다.