untitled

<KISTI의 과학향기> 제3313호

 

최근 세계 여러 나라에서는 백신에 대한 근거 없는 괴담이 퍼져, 예방접종을 거부하는 사람이 늘고 있다. 이 때문에 충분히 예방 가능한 홍역의 발생이 늘었다고 한다. 새학기가 시작된 3월에는 전염병이 급증할 수 있으므로 예방접종은 필수다.
 
예방 접종은 우리 몸이 병원체와 효과적으로 싸울 수 있도록 단련시키는 일이다. 원래 우리 몸은 외부에서 들어온 각종 바이러스나 세균 등에 대응하기 위해 방어 물질을 만들어내는 면역 체계를 갖추고 있다. 하지만 밖에서 들어온 바이러스나 세균 등이 너무 강력하면 면역 세포들이 신속하게 대응하지 못해 병원체에 질 수 있다.
 
예방 접종은 면역 세포들에게 미리 병원체를 겪어보게 해 병원체에 대응하는 힘을 길러주는 일이다. 질병을 일으키는 병원체를 죽이거나 약하게 해서 몸속에 넣으면 우리 몸에서 방어 물질(항체)이 만들어지고 이를 기억하는데, 이렇게 되면 같은 종류의 병원체가 다시 공격해도 빠르게 대응할 수 있다.
 
사람에게 치명적인 천연두 바이러스를 박멸시킬 우두 접종법이 예방 접종의 시초였다. 18세기 말 영국의 과학자 에드워드 제너는 우유 짜는 여자들이 천연두에 감염되지 않는 현상을 관찰해 우두 바이러스가 천연두를 이겨낼 수 있는 열쇠라는 걸 알아냈다. 제너의 연구 결과로 탄생한 백신은 인류를 천연두에서 해방시켰다. 그 이후 오늘날까지 예방 접종은 감염병을 막는 가장 효과적이고 안전한 공중 보건 수단으로 활용되고 있다.
 
보건복지부와 교육부는 감염병 예방을 위한 취학 아동의 예방 접종 확인 사업을 진행하고 있다. 따라서 초등학교에 입학하는 학생들은 DTap, 폴리오, MMR, 일본뇌염 백신 예방 접종을 해야 한다.
 
어른에게도 예방접종은 필수
 
어른들도 예외는 아니다. 어른들의 예방 접종이 필요한 이유는 고령화 사회로 접어들면서 만성 질환자와 면역 저하자가 늘어났기 때문이다. 늘 질병을 앓고 있거나 나이가 들면서 자연스럽게 면역력이 떨어진 사람들은 감염병에 취약할 수밖에 없다. 또 이미 질병을 앓고 있는 사람들이 감염병에 걸리면 합병증이 발생해 생명을 위협할 수도 있다. 예를 들어 노인이나 암환자, 만성 질환자가 폐렴에 걸릴 경우 목숨이 위험할 수 있다.
 
폐렴은 통계청의 ‘2011년 사망원인 통계’에서 사망 원인 6위를 차지할 정도로 위험한 감염병이다. 특히 65세 이상 노인이 입원하는 첫 번째 이유로 꼽혔다. 폐렴구균의 치사율도 높은 편인데, 침습성 폐렴구균의 사망률은 35%에 이르고 폐렴구균이 균혈증이나 수막염을 유발할 경우 각각 60%, 80%가 목숨을 잃게 된다. 하지만 폐렴구균 접종을 하면 충분히 예방할 수 있다. 65세 이상 노인은 평생 1회, 65세 이전에 접종했다면 이후 5년이 지났을 때 한 번 더 맞는 것을 권장한다. 폐렴구균 접종 후에는 일시적인 통증이나 부종 등의 반응이 있을 수 있지만 대부분 이틀 이내에 사라진다.
 
일교차가 10도 이상 나며 급격히 기온이 변하는 시기에는 독감도 주의해야 한다. 특히 면역력이 떨어진 노인이 독감에 걸리면 입원하거나 사망할 확률이 높다. 매년 유행하는 독감 바이러스가 다르므로 해마다 새로 예방 접종을 받는 것이 안전하다. 독감 예방 주사의 면역 효과는 6개월 이상 지속된다.
 
질병에 대한 새로운 백신이 개발되면서 성인이 고려할 예방 접종도 늘어났다. 먼저 자궁경부암 예방 접종이다. 자궁경부암은 유방암에 이어 여성에서 두 번째로 흔하게 나타나는 암이다. 과거에는 주로 50세 전후에 발병했는데 최근에는 20~30대에게도 많이 나타나고 있다. 암이라고 하면 예방 접종으로 막을 수 없을 것 같지만, 이 질병의 원인이 인유두종바이러스(HPV)라는 게 밝혀지면서 백신도 함께 개발됐다. 예방 접종을 통해 자궁경부암을 예방할 길이 열린 것이다. 예방 접종은 1~12세에 예방 접종을 권하고 있으며, 이 시기를 놓친 25~26세 이하 여성에게도 권장된다. 백신에 따라 몇 개월 간격으로 3회 접종 받으면 되며, 이 백신을 맞으면 대략 80% 확률로 암을 예방할 수 있다고 알려졌다.
 
자궁경부암 예방 접종은 여성만 맞는 것으로 알고 있지만 남녀를 불문하고 접종 받는 게 좋다. 인유두종바이러스틑 남녀를 가리지 않고 감염되기 때문이다. 이 바이러스가 감염되면 여성에게는 자궁경부암으로 남성에게는 항문암, 두경부암으로 나타날 수 있다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에서는 남녀 구분 없이 11~12세에 첫 접종을 3회 실시하고 13~25세 사이에 추가 접종을 권고(2011년 권고안)하고 있다.
 
예방 접종으로 모든 질병에 대비할 수 있는 것은 아니다. 예방 접종을 해도 제대로 효과를 못 볼 수도 있고, 백신에 따른 부작용이 나타날 수도 있다. 그러나 인류가 이만큼 건강하게 살아가는 데 예방 접종이 세운 공은 적지 않다. 사람을 죽음으로 몰고 가는 치명적인 바이러스도 예방 접종을 통해 비축한 힘으로 이겨낸 사례가 많다. 시대가 변하고 환경이 달라지면서 앞으로 우리가 대비해야 할 질병은 더 늘어날지 모른다. 소 잃고 외양간 고치지 않으려면 미리 예방 접종 등을 챙기는 바람직하다. 예방보다 나은 치료는 없기 때문이다.
 
글 : 박태진 과학칼럼니스트

 

Posted by KNUFRIC

댓글을 달아 주세요

Sciencetimes

 

 

현대인에게도 일부 유전자가 섞여있는 네안데르탈인은 4만년 전 홀연히 사라져 버렸다.

 

 

이들은 사라지기 전 현대인의 조상인 현생인류와 분포 영역이 겹치면서 자연스레 이종교배를 했다. 현생인류(homo sapiens sapiens)는 이후 전세계로 퍼져 나가고, 네안데르탈인(Homo sapiens neanderthalensis)은 점차 자취를 감췄다.

 

두 종 사이의 밀회 결과, 많은 현대 유럽인과 아시아인들은 오늘날 자신의 유전체에 네안데르탈인의 DNA를 약 2% 정도 보유하게 됐다.

 

흥미롭게도 네안데르탈인 DNA의 몇몇 조각들은 다른 종족들보다 현대 인구집단에서 더 자주 나타난다. 이 때문에 과학자들은 이런 DNA의 확산이 우연히 이뤄지게 되었는지 혹은 유전자의 잦은 출현이 어떤 기능상의 이점을 주는지 궁금하게 여겨왔다.

 

미국 스탠포드대 과학자들은 최근 후자에 대한 강력한 증거를 발견했다.

 

스탠포드 문리대 진화생물학자인 드미트리 페트로프(Dmitri Petrov) 교수는 “우리 연구에 따르면 자주 나타나는 네안데르탈인 DNA 조각의 상당수는 매우 타당한 이유 때문에 적응되었다”며 “네안데르탈인 유전자는 우리 조상들이 아프리카를 떠나서 맞닥뜨린 바이러스에 대한 어느 정도의 보호막을 제공한 것으로 보인다”고 말했다.

이 연구는 생명과학저널 ‘셀’(Cell) 지 4일자 온라인판에 실렸다.

 

미국 스탠포드대 과학자들은 현생인류와 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 현대인에게 바이러스 감염을 막을 유전 도구가 전해졌다는 연구를 내놓았다.  CREDIT: Claire Scully

 

미국 스탠포드대 과학자들은 현생인류와 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 현대인에게 바이러스 감염을 막을 유전 도구가 전해졌다는 연구를 내놓았다. CREDIT: Claire Scully

 

바이러스와 함께 그에 대한 대항력도 전해

 

두 종이 처음 접촉했을 때 네안데르탈인은 수십만년 동안 아프리카 밖에서 살아가고 있었다. 그 기간은 유럽과 아시아에 있는 감염성 바이러스에 대항할 수 있는 방어력을 진화시키기에 충분한 시간이었다.

 

이들에 비해 새로 이주한 현생인류 조상들은 바이러스에 훨씬 취약했을 것으로 생각된다. 애리조나대 조교수인 데이비드 에너드(David Enard) 박사는 “현생인류의 입장에서 볼 때 시간이 훨씬 많이 걸리는 적응 돌연변이가 나타나기를 기다리기보다 네안데르탈인으로부터 이미 적응된 유전적 방어력을 빌려오는 것이 더욱 합리적”이라고 설명했다.

 

페트로프와 에너드 교수는 자신들의 발견이 두 종 사이 유전자 교환의 ‘독약-해독(poison-antidote)’ 모델과 일치한다고 말했다.

 

이 시나리오에서 네안데르탈인은 현대인에게 감염 바이러스뿐만 아니라 이 침입자 바이러스와 싸울 수 있는 유전적 도구도 물려줬다.

 

에너드 교수는 “현대인과 네안데르탈인은 매우 가까워서 이 바이러스들이 옮겨가는데 유전적 장벽은 큰 문제가 되지 않았다”며 “두 종 사이가 매우 가깝다는 것은 또한 네안데르탈인이 우리에게 바이러스에 대한 방호력을 전해주었다는 것을 의미한다”고 밝혔다.

 

연구팀은 논문에서 네안데르탈인이 우리에게 전해준 유전적 방어력의 핵심은 ‘RNA 바이러스에 대한 대항력’이라고 서술했다. 이 바이러스들은 화학적으로 DNA와 유사한 분자인 RNA로 유전자를 부호화한다.

 

오른쪽 그림은 지난 60만년 동안 이뤄진 현생인류의 계통발생 그림. 가로축은 지리적 위치, 세로축은 시간(1000년 단위)을 나타낸다(2018.01.14). 오른쪽 그림은 발견된 화석에 따라 나타낸 네안데르탈인들의 분포 지역. 유럽(파란색), 서남아시아(오렌지색), 우즈베키스탄(녹색) 및 알타이 산맥(보라색). 네안데르탈인 이후에 아프리카를 빠져나온 현생인류는 네안데르탈인이 분포한 여러 지역에서 이들과 만나 이종교배를 하고, 여기에서 여러 종류의 바이러스와 바이러스 방어수단이 현대인에게 유전됐을 것으로 추정되고 있다.  CREDIT: Wikimedia Commons

 

오른쪽 그림은 지난 60만년 동안 이뤄진 현생인류의 계통발생 그림. 가로축은 지리적 위치, 세로축은 시간(1000년 단위)을 나타낸다(2018.01.14). 오른쪽 그림은 발견된 화석에 따라 나타낸 네안데르탈인들의 분포 지역. 유럽(파란색), 서남아시아(오렌지색), 우즈베키스탄(녹색) 및 알타이 산맥(보라색). 네안데르탈인 이후에 아프리카를 빠져나온 현생인류는 네안데르탈인이 분포한 여러 지역에서 이들과 만나 이종교배를 하고, 여기에서 여러 종류의 바이러스와 바이러스 방어수단이 현대인에게 유전됐을 것으로 추정되고 있다. CREDIT: Wikimedia Commons

 

 

현대인과 네안데르탈인 공통 유전자 152개 확인

 

연구팀은 어떤 식으로든 이 바이러스들과 상호작용을 한 적이 있는 현대인들로부터 4500개 이상의 유전자 목록을 뽑아냈다. 에너드 교수는 이어 이 목록을 네안데르탈인 DNA 분석 데이터베이스에 맞추어 점검했다.

 

그 결과 현대인의 유전자 가운데 네안데르탈인에게도 있는 유전자 조각 152개를 확인했다.

 

네안데르탈인에게서 물려받은 이 152개 유전자는 오늘날 후천성면역결핍증 바이러스(HIV)와 인플루엔자A, C형 간염 등 모든 종류의 RNA바이러스와 상호 작용하는 것들이다

.

에너드와 페트로프 교수는 이 같은 사실로부터, 우리 조상들이 아프리카를 떠나서 맞닥뜨린 RNA바이러스를 막아내는데 이 유전자들이 도움을 주었을 것이라는 결론을 내렸다.

 

흥미롭게도 연구팀이 확인한 네안데르탈인 유전자들은 현대 유럽인들에게서만 나타난다. 이것은 네안데르탈인과 현대 아시아인 고대 조상들과의 유전자 교환에는 다른 바이러스가 영향을 미쳤을 것이란 점을 시사한다.

 

에너드 교수는 네안데르탈인과 현생인류와의 이종교배는 선사시대에 여러 지역에서 여러 번에 걸쳐 일어났기 때문에 각 경우마다 다른 바이러스들이 관여했을 것으로 보인다고 밝혔다.

 

연구팀은 현생인류가 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 RNA바이러스와 함께 이 바이러스에 대한 방어력도 함께 물려받았다고 밝혔다. RNA바이러스의 하나인 인플루엔자A 바이러스의 전자현미경 사진.   Photo Credit: CDC/ Dr. Erskine Palmer

 

연구팀은 현생인류가 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 RNA바이러스와 함께 이 바이러스에 대한 방어력도 함께 물려받았다고 밝혔다. RNA바이러스의 하나인 인플루엔자A 바이러스의 전자현미경 사진. Photo Credit: CDC/ Dr. Erskine Palmer

 

고대 질병의 증거 찾는데도 활용 가능

 

이번 연구는 네안데르탈인과 현생인류와의 이종교배에 대한 새로운 시각을 제공하는 외에, 어떤 종의 유전체 분석을 통해 한때 만연했던 고대 질병- 이 질병을 일으킨 바이러스가 오래 전에 사라졌을지라도-의 증거를 정밀하게 찾아낼 수 있다는 것을 증명했다.

 

에너드 교수는 이 기술이 특히 RNA바이러스에 효과적일 것이라고 말했다. RNA 기반 유전체는 DNA 기반 유전체보다 약한 편이다.

 

에너드 교수는 “이는 고생물학과 유사하다”라며 “공룡의 흔적을 찾으려 할 때 실제 뼈를 발견하거나 혹은 간접적으로 화석화된 진흙에 찍힌 발자국을 찾을 수도 있듯이 우리 방법은 간접적”이라고 설명했다.

 

그는 “어떤 유전자가 어떤 바이러스와 상호작용하는지를 알고 있기 때문에 고대에 질병을 일으킨 바이러스 유형을 추론할 수 있다”고 덧붙였다.

 


김병희 객원기자 hanbit7@gmail.com
저작권자 2018.10.05 ⓒ ScienceTimes

Posted by KNUFRIC

댓글을 달아 주세요

 

 

바이러스와 같은 유기체가 교과서에 써 있는 것과는 달리 생존을 위해  새 기능을 획득하고

새로운 진화 경로를 찾아 환경에 적응한다는 사실이 밝혀졌다.

 

미국 캘리포니아 샌디에이고(UC San Diego)대 생물학자들은 세균성 바이러스에 대한 일련의

실험을 통해 이들이 예상처럼 ‘정상적인’ 숙주를 감염시킬 뿐만 아니라 이전에는 알려지지 않은 진화 상의 과정을 통해 새로운 숙주를 감염시키는 능력을 획득한다는 사실을 발견했다.

 

과학저널 ‘사이언스’(Science) 30일자에 발표된 이 연구는 바이러스 같은 유기체가 얼마나 빠르게 주변 환경에 적응하고 있는지를 더욱 깊이 이해할 수 있게 한다.

 

연구팀은 이번 발견이, 유전자가 어떻게 새로운 기능들을 획득하는지와 돌연변이가 어떻게 한 숙주에서 다른 숙주로 전이가 용이하게 되는지에 대한 오랜 미스터리를 다루는 한편, 지카와 에볼라, 조류 독감 같은 바이러스 질환 연구에도 적용해 도움을 얻을 수 있을 것이라고 말했다.

 

UC 샌디에이고 생물학자들은 최근 람다 바이러스 연구를 통해 바이러스 같은 유기체의 새로운 진화 방법에 대한 증거를 제시했다. 사진은 람다 바이러스가 들어있는 실험실 배양 접시. CREDIT: UC San Diego

UC 샌디에이고 생물학자들은 최근 람다 바이러스 연구를 통해 바이러스 같은 유기체의 새로운 진화 방법에 대한 증거를 제시했다. 사진은 람다 바이러스가 들어있는 실험실 배양 접시. CREDIT: UC San Diego

 

적응 위한 돌연변이 어떻게 나타날까’ 의문에서 출발

논문의 시니어 저자인 생물과학대 저스틴 메이어( Justin Meyer) 조교수는 “이번 연구는

바이러스가 이전에 예상했던 것보다 적응력이 휠씬 뛰어나다는 사실을 보여준다”며,

“바이러스가 어떻게 진화적 유연성을 얻는지를 알아내 새로운 질병 출현을 막을 수 있는 방법에 대한 새로운 통찰력을 얻었다”고 밝혔다.

 

바이러스는 세포 표면의 분자 수용체에 부착돼 대상 세포를 감염시킨다. 이 수용체는 바이러스가 세포에 침투하는 것을 막는 일종의 ‘자물쇠’ 역할을 한다. 이 자물쇠를 여는 ‘열쇠’는 숙주-인식

단백질이라고 불리는 바이러스성 단백질이다.

 

연구팀은 바이러스의 돌연변이가 어떻게 단백질 열쇠를 변화시켰는지 그리고 어떤 변화로 인해 새로운 자물쇠에 접근이 가능한지에 대해 연구 초점을 맞췄다. 과학자들은 지금까지 바이러스가 비교적 적은 돌연변이를 통해 새로운 열쇠를 얻을 것이라고 알고 있었으나 이런 돌연변이가 처음에 어떻게 나타나는지에 대한 미스터리는 풀지 못했다.

 

람다 파지 DNA가 세포막에 주입되는 과정. Mannose PTS 투과 효소를 사용하는 당질 전달 시스템을 세포질로 들어가는 메커니즘으로 사용한다(2013년 10월). CREDIT: Wikimedia Commons / Sankohm

람다 파지 DNA가 세포막에 주입되는 과정. Mannose PTS 투과 효소를 사용하는 당질 전달 시스템을 세포질로 들어가는 메커니즘으로 사용한다(2013년 10월). CREDIT: Wikimedia Commons / Sankohm

 

예상 못한 바이러스의 도전 극복

UC 샌디에이고대, 도쿄대의 지구-생명과학연구소, 미국 예일대 연구팀은 이런 의문을 풀기 위해 공동작업을 진행했다.

 

메이어 교수 연구실의 캐서린 피트리(Katherine Petrie) 박사가 박테리아는 감염시키지만 인체는 감염시키지 않고 연구실 테스트에서 폭넓은 유연성을 보이는 람다(lambda) 바이러스에 대한 프로젝트 실험을 이끌었다.

 

연구팀은 람다 바이러스가 박테리아 세포 벽에 새로운 수용체가 나타남으로써 야기된 도전을

분자생물학의 확립된 규칙을 벗어나 이를 극복한다는 사실을 발견했다. 기존의 분자생물학에서는 유전적 정보가 하나의 단백질 분자로 번역돼 살아있는 세포와 바이러스들을 만드는 것으로 돼 있다.

 

논문 공저자로 연구를 수행한 학부생 새라 메디나와 연구자원봉사자 빅터 리, 저스틴 메이어 조교수, 캐서린 피트리 박사(왼쪽부터). CREDIT: UC San Diego

논문 공저자로 연구를 수행한 학부생 새라 메디나와 연구자원봉사자 빅터 리, 저스틴 메이어 조교수, 캐서린 피트리 박사(왼쪽부터). CREDIT: UC San Diego

 

한 개 사면 한 개 덤으로 얻는 격”

피트리 박사팀은 단일 유전자가 때때로 여러 개의 다른 단백질을 생산한다는 사실을 발견했다. 람다 바이러스는 구조적으로 불안정한 경향이 있는 단백질 서열을 진화시켜 적어도 두 가지의 다른 숙주-인식 단백질을 창출했다. 바이러스에게는 행운이고 숙주 박테리아에게는 불행인 이 다른 유형의 단백질들은 각각 다른 자물쇠를 공략했다.

 

논문 제1저자인 피트리 박사는 “우리는 이 진화과정을 실제 상황에서 포착할 수 있었다”며, “단백질의 ‘실수’로 인해 정상 숙주 세포뿐만 아니라 다른 세포들까지도 바이러스에 감염됐다”고 말했다. 그는 “단백질에서의 이 비유전적 변이는 단일 DNA 유전자 서열에서 더 많은 기능에 접근할 수 있는 방법으로서 물건 한 개를 사면 한 개를 덤으로 얻는 것과 같다”고 설명했다.

 

연구팀은 새로 발견된 진화 현상에 대한 추가 사례와 함께 이런 사례가 얼마나 흔한 지에 대한 증거를 찾고 있다. 아울러 개별 분자 과정 연구에 집중하기 위해 새로운 경로의 세부사항을 탐구할 수 있도록 연구 스케일을 좁히고 있다. 메이어 교수는 “이 같은 일은 진화적 혁신에서 매우 이례적인 적응”이라고 밝혔다.

 

김병희 객원기자다른 기사 보기hanbit7@gmail.com
작권자 2018.03.30 ⓒ ScienceTimes

 

Posted by KNUFRIC

댓글을 달아 주세요

이전버튼 1 이전버튼