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[이데일리 박미리 기자] 태어난 후 아버지는 의사, IT 보안회사 대표, 정치인으로 직업을 바꿨다. 그의 딸 앞에 붙는 수식어도 아버지의 직업을 따라 약 30년간 계속 변했다. 안철수 국민의당 대표의 딸 ‘안설희’씨의 이야기다.

안설희 샌디에이고 캘리포니아 주립대학 박사후연구원(사진제공=안설희씨)

美 화학학회 선정 ‘젊은 연구자’

하지만 안설희씨의 본업은 ‘과학자’다. 그것도 ‘전도유망하다’는 평가를 받는. 1989년생인 안씨는 미국 펜실베이니아대에서 화학과 수학 복수전공으로 학사·석사 학위, 스탠퍼드대에서 이론화학으로 박사 학위를 각각 받았다. 현재 미국 샌디에이고 캘리포니아 주립대에서 박사후 연구원 과정을 밟고 있다. 지난해 ‘슈퍼컴퓨터 분야 노벨상’으로 불리는 ‘고든벨 특별상’, 지난 6월 미국 화학학회에서 ‘젊은 연구자상’을 잇따라 받으면서 전도유망한 젊은 과학자로 자리매김했다.

그런 안씨가 최근 세상을 놀라게 할 연구결과를 발표해 또다시 화제의 중심에 섰다. ‘코로나 바이러스가 인체에 침투하는 경로’를 발표해서다. 해당 연구가 담긴 논문(A glycan gate controls opening of the SARS-CoV-2 spike protein)은 세계적 권위의 과학저널 ‘네이처 화학’에도 실렸다. 이번 연구에서 안씨가 속한 연구팀은 코로나 바이러스 돌기 단백질(Spike protein)에 붙어 있는 당 성분 ‘글리칸’이 코로나 감염의 절대적인 역할을 한다는 점과 함께 감염이 어떻게 시작되는지를 밝혀냈다. 안씨는 이 논문에 공동 제1저자로 참여했다.

이러한 사실이 국내에 알려진 건 논문이 발표된지 며칠이 지나서였다. 그는 세상에 없던 사실, 그것도 장기화하고 있는 코로나 매듭에 크게 일조할 중차대한 연구였음에도 국내에는 제대로 알리지 않았다. 딸의 업적을 자랑하고 싶을만도 하건만 안 대표 역시 “자식이 업적을 이뤘다고 부모가 자랑하고 그러면 안 된다”며 주변에 굳이 알리지 않았다고 한다. 그러나 지난 1년여간 누구보다 딸의 연구를 응원한 이가 안 대표다. 안씨가 고등학생이 될 때까지 도서관에서 함께 공부하고 같이 새벽 달리기를 하는 등 평소 소통이 많던 부녀 사이답게 딸의 ‘코로나 감염 경로’ 연구도 작년 초 처음부터 알았다.

시뮬레이션으로 ‘돌기 단백질’ 역학 확인

안설희씨와 24일 서면 인터뷰를 진행했다. 안씨는 “이번 연구결과로 더 효과적인 코로나 백신이나 치료제를 개발할 수 있기를 바란다”고 기대감을 표했다.

이번 연구는 ‘컴퓨터 시뮬레이션’을 활용해 진행된 게 가장 큰 특징이었다. 시뮬레이션은 단백질들이 실제로 어떻게 움직이는지 보여주는 일종의 ‘현미경’이라고 생각하면 된다고 안씨는 설명했다. 안씨는 “코로나 바이러스가 인간 세포와 맨 처음으로 결합하는 부분이 돌기 단백질이어서 이 ‘역학’을 연구하는 게 매우 중요하다”며 “돌기 단백질이 인간 세포와 결합하는 첫 번째 단계는 닫힌 상태의 돌기 단백질이 열리는 것인데 실험으로는 분자 단위의 움직임을 보기 어려워 이번 연구에서 컴퓨터 시뮬레이션을 사용했다”고 말했다.

특히 이 시뮬레이션에 안씨가 연구한 ‘샘플링 방법’이 적용됐다. 안 씨는 “돌기 단백질은 50만개 정도의 분자들로 구성돼 있어 50만개 모두의 움직임을 시뮬레이션 하는 것은 슈퍼컴퓨터로도 매우 오랜 시간이 소요된다”며 “따라서 분자들 중 일부를 샘플링하는 방법을 쓰게 된다. 앞서 ‘시뮬레이션을 위한 강화된 샘플링 방법’에 대해 조금 더 개선된 방법들을 지속적으로 연구해온 터라 이번에 이 방법을 시뮬레이션에 적용할 수 있었다”고 말했다. 이번 연구도 공동 제1저자인 테라 슈타인 박사가 안씨가 연구한 샘플링 방법을 활용하고 싶다고 제안하면서 합류하게 됐다는 전언이다.

물론 연구가 처음부터 순탄하게 진행된 건 아니었다. 안씨는 큰 시스템에 적용하는 과정에서 수많은 시행착오를 겪었고 결과물 분석에는 적잖은 시간을 쏟아야 했다고 회상했다. 그러나 시뮬레이션을 활용한 연구결과는 성공적이었다. 안씨는 “시뮬레이션이 실제와 다를 가능성이 있기 때문에 시뮬레이션 결과들의 유용성을 입증하기 위한 실제 실험도 병행한다”며 “다행히 실제 실험에서도 저희가 알아낸 사실(돌기 단백질이 열리는 과정에서 글리칸이 중요한 역할을 하고 또 중요한 역할을 하는 분자는 무엇인지)을 확인할 수 있었다. 또 열리는 과정과 경로도 전자 현미경 결과와 부합했다”고 전했다.

코로나 관련 후속 연구도 이어나갈 계획이다. 안씨는 “다른 샘플링 방법들을 이용해 돌기 단백질이 열리는 과정에 대해 더 심층적으로 연구할 계획이다”며 “이를테면 열리는 과정의 속도 상수(rate constant), 자유 에너지 장벽(free energy barrier) 등”이라고 귀띔했다. 이어 그는 “코로나는 종식이 되기보다 독감 바이러스처럼 존재하면서 계속 신종 변이 바이러스가 나올 것 같다”며 “매년 백신을 접종해 중증과 사망 확률을 독감 수준으로 낮추고 개인 위생에 주의하면서 관리해야 할 것으로 본다”고 했다.

안씨는 ‘잘할 수 있고, 하고 싶은 일을 통해 사회에 도움이 되는 사람’이 되는 게 목표다. 그는 “화학과 수학을 복수 전공했기 때문에 컴퓨터 시뮬레이션과 관련한 알고리즘, 샘플링 방법 등의 개발에 관심이 많다”며 “시뮬레이션을 실험과 동등한 파트너 수준인 ‘컴퓨터 현미경’으로 만들고 싶고, 시뮬레이션을 활용해 결핵 등 난치병 관련 물질들에 대해서도 연구하고 싶다”고 강조했다. 이어 “박사후 연구원 이후에는 이 분야 대학교수가 돼 학생들과 함께 연구하고 이들을 잘 가르쳐 다음 세대의 과학자들로 키워나가고 싶다”며 “사회로부터 많은 것을 받고 자란 만큼 사회를 위해 공헌하고 싶다”고 포부를 밝혔다.