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스트렙토코커스 뮤탄스 박테리아는 사람의 입 속에 살면서 당분을 섭취하고 치아를 부식시키는 산(酸)을 배출한다. 하지만 이 박테리아의 산 배출 유전자를 알코올 배출 유전자로 바꾸면 충치에서 해방될 수 있을 것으로 과학자들은 생각하고 있다.
기사요약
자연계에서 육안으로는 볼 수 없고 현미경의 도움으로만 관찰할 수 있는 작은 생물을 미생물(微生物)이라고 한다. 미생물에는 박테리아(세균).. |
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자연계에서 육안으로는 볼 수 없고 현미경의 도움으로만 관찰할 수 있는 작은 생물을 미생물(微生物)이라고 한다.
미생물에는 박테리아(세균)·곰팡이·효모·바이러스 등이 있는데 바이러스를 제외한 나머지 미생물은 세포가 있는 생물, 즉 단세포 생물이다.
세균은 현재까지 2,000여종이 알려져 있으며, 인체에 이로운 것도 있고 해로운 것도 있다. 병균은 몸에 병을 일으키는 해로운 세균을 말한다.
최근 과학자들은 세균의 유전자 코드를 인간의 의도에 맞게 변형하고 있다. 적절히 설계된 세균은 인체 내를 돌아다니면서 질병의 기미를 탐지하고 생물학적 대응책을 구사할 수 있다.
실제 충치를 예방하고 크론병을 치료하는데 세균이 처음 응용되었으며, 암 치료에도 사용될 수 있을 전망이다.
이에 따라 일부 과학자들은 멸균에 대해 집착해서는 안 된다고 목소리를 높이고 있다.
세균과 싸우는 대신 그들을 사람이 원하는 대로 움직이게 훈련시킨 후 몸속에 집어넣어야 한다는 것. 하지만 이를 위한 전제는 있다. 이들 세균이 인간의 통제 하에 있어야만 한다는 것.
만일 유전자 변형된 세균이 야생에 노출되거나 다른 종으로 퍼지게 된다면 생물학적 대재앙이 초래될 수도 있기 때문이다.
이슬비가 내리는 뉴욕 어퍼 이스트사이드의 아침. 록펠러 대학의 미생물학자인 데이빗 탈러가 카페 자바 걸에서 더블 에스프레소 커피를 마시고 있다. 그 곳은 노벨상 수상자, 나이 들어가는 시인, 유명한 연예인들이 즐겨 찾는 곳이다.
큰 갈색 눈과 큰 코 위에 은테 안경을 비스듬히 걸친 탈러는 아인슈타인, 긴즈버그, 앨런 등을 하나로 합쳐놓은 것 같은 인물이다.
탈러는 세균을 이용해 인체 내에 약물을 운반하고, 종양을 파괴하며, 감염을 막고, 병균으로부터 인간을 보호하려는 새로운 생명공학 영역의 선구자다.
탈러의 설명에 의하면 인류의 선조들은 석기시대부터 선택적 교배를 통해 동식물을 인위적으로 변형시켰다고 한다. 인간을 공격하던 늑대를 교배해 인간을 지키는 개로 바꾼 것이 좋은 예다.
탈러는 “야생에서 잡은 물고기만 제외하면 우리가 먹는 모든 동식물은 다 선택 교배의 산물”이라면서 “하지만 세균만큼은 인간을 아프게 하는 괴로운 존재로만 여겼지 이것을 뭔가 다르게 육성해 볼 생각은 안 했다”고 말한다.
그는 이제 미생물을 죽이기만 할 것이 아니라 인간의 필요에 맞게 육성해야 할 때라고 생각한다. 실제 그는 인류가 이른바 ‘제2차 신석기 혁명’을 겪어야 한다고 주장한다.
탈러의 공식 직함은 록펠러 대학에서 생명복제의 속도를 측정하는 추상적 업무를 보는 미생물학자. 하지만 그는 자신이 의료 미생물학에 대해 완전히 다른 사고방식으로 접근하도록 다른 사람들을 도와주는 아이디어 뱅크라고 생각한다.
다른 사고방식이란 인체와 환경 내의 유해한 세균을 항생제 대신 다른 세균을 사용해 죽이는 것이다. 그는 세균을 그렇게 사용할 수 있는 기술은 이미 있다고 덧붙였다.
생명공학회사들은 이미 ‘E.콜리’ 같은 세균을 미세한 공장(?)처럼 사용하고 있다. 새로운 단백질 기반의 약품을 생산할 수 있도록 E.콜리 세균의 DNA를 바꾸는 것이다. 그리고 세균이 복제를 계속할수록 그만큼 많은 약품을 생산해 내게 된다.
하지만 이는 유전자 변형된 세균이 밀폐 용기 안에서 약품을 생산하도록 하는 유전자 기술일 뿐이다. 이른바 ‘프랑켄버그’라는 세균을 환자의 몸속에 전개하려면 또 다른 기술이 필요하다.
순응적이고, 복제속도가 매우 빠르며, 유전적으로 복잡한 세균의 특성은 유전자 기술을 적용하기에 좋다. 또한 새롭게 확보한 DNA를 다른 미생물, 특히 잠재적 위험성을 가진 미생물에게 퍼뜨리기도 좋다.
이런 점 때문에 유전자 기술로 변형된 초강력 세균들은 당초 생물학적 재해 누출을 막을 수 있는 실험실에 보관됐다. 하지만 일부 세균들은 충치를 치료하고 종양을 제거하며, 장(腸)을 안정시키는 등의 용도로 사람에게 실험됐다. 그 실험 결과는 누구나 혹할 정도로 성공적이었다.
이들 초강력 세균의 사용을 결정할 병원의 검토위원회와 정부의 규제당국 앞에 이미 인체에 사용 가능한 초강력 세균들이 모습을 드러낼 채비를 하고 있다.
탈러는 “나노로봇이 몸 안을 돌아다니는 것보다 세균을 사용하는 것이 보다 사람들에게 편안할 것“이라면서 ”어떻게 보면 사람의 몸속에 있는 일종의 잔디밭을 정돈하는 것과도 비슷하다“고 말한다.
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| 인간의 생명을 구하는 세균 |
충치 킬러 세균
제프리 힐먼은 전직 플로리다 대학 구강생물학자였고 현재는 탈러가 주장하는 생물학 요법의 전도사다.
그는 유전자 변형 치아 세균을 지원자들에게 실험해 보게 해달라고 미 식품의약국(FDA)에 10년이나 로비를 벌였다. 다행히도 그 때 힐먼은 눈앞에 뭐가 기다리는지 몰랐다.
오라제닉이라는 생명공학회사를 설립한 지난 1996년부터 힐먼은 무수한 규제 요건을 충족시켜야 했다.
오라제닉은 30년간의 연구 끝에 유전자 변형 유기체(GMO: genetically modified orgaism)로 스트렙토코커스 뮤탄스라는 박테리아의 충치 유발 효과를 억제하는 힐먼의 기술을 상용화하기 위해 설립됐다.
거의 모든 인간들의 입 속에는 스트렙토코커스 뮤탄스가 당분을 섭취하면서 번창하고 있다.
이 박테리아는 당분을 먹으면 산(酸)을 발생시키는데, 이 산은 치아의 법랑질(tooth enamel)을 녹여 충치를 유발시킨다. 스트렙토코커스 뮤탄스에는 여러 종이 있는데, 그 중에는 충치를 더욱 잘 발생시키는 종도 있다.
지난 1976년 여름 힐먼은 충치를 잘 일으키는 세균을 충치를 덜 일으키는 세균으로 바꾸어보려고 시도했다. 하지만 어린 시절부터 사람의 입 속에 자리 잡은 스트렙토코커스 뮤탄스 를 완전히 근절시키는 것은 거의 불가능해 보였다.
힐먼은 “오만가지 황당한 방법을 다 써보았다”면서 “지원자의 치아에 요오드를 바르고 나서 항생제가 든 트레이를 붙이려고 한 적도 있었다”고 회상한다.
하지만 지원자의 입에서 원래의 스트렙토코커스 뮤탄스를 전멸시키고 보다 순한 세균을 집어넣어 봐도 바뀐 세균이 계속 머무는 일은 일어나지 않았다. 느리지만 확실하게 원래의 세균 종이 항상 되돌아오더라는 것.
1982년 힐먼은 원래의 세균들을 모두 내쫓을 만큼 강력한 세균을 집어넣고, 그 세균의 산 분비를 멈추면 되지 않겠느냐는 발상을 해낸다.
그는 곧 세균을 이용한 닭싸움을 준비했다. 페트리 접시에 다양한 종류의 스트렙토코커스 뮤탄스를 풀어놓고 서로 싸우게 했다.
다른 세균들을 밀어내고 경쟁에 승리한 특정 세균이 작지만 완벽한 원형의 왕국을 만든 것을 본 힐먼은 이 세균을 자신의 이론을 입증하는데 사용해 보기로 했다.
힐먼과 두 조수는 이 세균을 원래 살고 있던 사람의 구강 내에 집어넣었다. 그러자 기존의 세균들은 모두 새로 들어온 세균과 싸우다 사라져 버렸다.
그 다음 힐먼은 이 세균의 산 분비 유전자를 없앴다. 하지만 그런 유전자 조작을 가하자 이 초강력 세균은 살지 못했다.
대부분의 스트렙토코커스 뮤탄스는 젖산을 이용해 몸속의 노폐물을 배출하기 때문이다. 산을 배출하지 않으면 노폐물의 독성이 위험 수위까지 올라가 세균이 죽는 것이다.
힐먼은 세균이 산 대신 알코올을 분비하게 함으로써 이 문제를 해결했다. 이를 위해 그는 멕시코 맥주를 만들 때 쓰는 지모모나스 모빌리스 세균에서 알코올 생성 유전자를 가져왔다.
그렇다고 해서 이 세균이 사람이 취할 만큼 많은 알코올을 생성해 내는 것은 아니었다. 하지만 쥐를 대상으로 한 연구에서 이 세균은 기존의 스트렙토코커스 뮤탄스를 대체하는데 성공했다. 그 결과 쥐가 당분이 많이 들어간 식사를 할 경우에도 거의 충치가 발생하지 않았다.
문제는 힐먼이 진정한 이식 유전자인 트랜스제닉(transgenic)을 보유하고 있다는 것이었다. 이것으로 인체에 대해 실험을 하려면 미국 FDA의 승인을 받아야 한다.
결국 FDA는 힐먼의 건(件)을 지난 1974년에 설립된 국립 DNA재조합자문위원회에 이관했다. 이곳은 종간 유전자 이동에 대한 국민적 관심에 부응해 설립됐다.
이 위원회의 구성원에는 윤리학자, 환자, 과학자, 의사 등이 포함돼 있으며 밀폐된 실험실 밖에서 행해지는 트랜스제닉 사용방법을 검토한다.
지난 2004년 이 위원회는 힐먼의 손을 들어주었다. 하지만 미 식품의약국(FDA)은 그렇지 않았다. 대부분 이 정도면 승인이 떨어지지만 이번에는 그렇지 않았던 것.
FDA 관리관들은 만약 문제가 생길 경우 환자의 체내에서 세균을 모두 제거하는 것이 가능한지 문의했다.
힐먼은 “어떤 종류의 문제를 말하는 것이냐고 되묻자 관리관들은 대답을 하지 못했다”면서 “우리는 진정 미지의 영역을 개척하고 있는 것이구나 하는 생각을 했다”고 당시를 회상했다.
관리관들은 어떤 사람의 입에서도 번식할 수 있을 만큼 강한, 그리고 유전자 변형된 세균을 보았다.
그러자 그들은 이 세균이 무절제하게 퍼져나가지 않을까 걱정했다. 결국 관리관들은 GMO에 대한 일반적인 비판 여론을 반영해 결정을 내렸다. 유전학자 조 커민스 역시 통제 부재의 문제를 지적했다.
웨스턴 오하이오 대학에서 퇴직한 지 얼마 되지 않은 커민스는 GMO를 반대하는 로비단체인 런던 과학연구협회의 수석 대변인이다.
그는 “GMO는 반드시 통제를 벗어나 도망칠 것”이라면서 “특히 치료가 필요 없는 사람들의 신체를 오염시킬 것”이라고 주장했다.
그래서 힐먼은 세균이 실험 대상에서 이탈하면 충분한 영양을 얻을 수 없도록 조작했다. 즉 실험 대상이 하루에 두 번씩 특수한 약품으로 양치질을 해야 세균 생존에 필요한 아미노산을 얻을 수 있도록 유전자를 조작한 것이다.
FDA는 그것도 모자라 힐먼이 전체 의치를 한 환자들에게만 실험을 할 수 있으며, 주말마다 의치를 꺼내 표백제에 담가야 한다고까지 규정했다.
게다가 실험 지원자들은 집에 어린아이가 없어야 하며, 배우자 역시 전체 의치를 한 사람이어야 했다. 그리고 지원자와 배우자 모두 건강 상태가 좋은 55세 미만의 사람이어야 했다.
힐먼은 “1,000명이 넘는 지원자 중에서 이 같은 기준에 맞는 사람은 단 2명뿐이었다”고 말했다.
불과 2명을 대상으로 한 이 실험은 2006년 말까지 진행됐고, 좋지 않은 부작용은 전혀 없었으며, 매 주말마다 세균을 완전히 제거할 수 있었다. FDA에 실험 승인을 신청한지 10년이 지난 지난해 11월 힐먼은 대규모 임상실험에 자신의 트랜스제닉을 사용해도 좋다는 승인을 받았다.
이제 일반인들의 진짜 치아에 사용해볼 기회가 생긴 것이다. 하지만 안전을 위해 지원자들은 생물학적으로 차단된 병동에서 일주일간의 실험을 받게 됐다.
힐먼은 초강력 세균이 인체에 무해하다는 것이 입증된다면 FDA가 영양학적으로 문제가 있는 세균으로 실험하는 단계를 건너뛰게 해 줄 것이라고 믿고 있다. 그렇게 되면 피시험자들이 아미노산으로 양치질하지 않아도 될 것이다.
또 하나의 문제. 이 초강력 세균은 다른 사람의 몸으로 알아서 옮겨갈 것인가? 그럴 확률은 적다고 힐먼은 얘기한다. 실제 그와 동료들은 이미 수 십 년 전부터 자기 입 안에 이 GMO를 증식시켜 놓았는데도 아내나 여자친구에게 전혀 옮겨가지 않았다.
탈러 같은 지지자들은 이들 세균의 자유로운 확산이 과연 부정적인 것인지를 의문스러워하고 있다. 건강을 증진시키는 세균을 가진 사람이 돌아다니면서 그 세균을 전파시킨다면 인간들에게 이익이 되지 않겠느냐는 것.
하지만 아무리 좋은 의도로 유전자 변형된 세균이라고 할지라도 무절제하게 유포되면 재앙을 초래할 수 있다.
“지원자의 치아에 요오드를 바르고 나서 트레이를 붙이는등 오만가지 방법을 다 써보았습니다.”-제프리 힐먼
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| 인간의 생명을 구하는 세균 |
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스트렙토코커스 뮤탄스 박테리아는 사람의 입 속에 살면서 당분을 섭취하고 치아를 부식시키는 산(酸)을 배출한다. 하지만 이 박테리아의 산 배출 유전자를 알코올 배출 유전자로 바꾸면 충치에서 해방될 수 있을 것으로 과학자들은 생각하고 있다.
기사요약
자연계에서 육안으로는 볼 수 없고 현미경의 도움으로만 관찰할 수 있는 작은 생물을 미생물(微生物)이라고 한다. 미생물에는 박테리아(세균).. |
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IL-10 유전자는 티마이딘 생성 유전자를 항상 대체한다. 이 때문에 유전자 변형 세균은 실험실 외부로 퍼질만큼 오래 생존하지 못한다. |
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크론병을 정복하라
암스테르담 아카데믹 메디컬센터에서 실시된 연구 3일차. 43살 먹은 네덜란드 농부는 기분 좋게 병원을 나서려고 가방을 챙기고 있었다. 그가 유전자 요법이 실시되는 메디컬센터의 생물학적 격리병동의 출구로 향하자 간호사가 그를 제지했다.
이 병동의 기압은 외부보다 낮게 설정돼 있어 만약 창문이 깨지더라도 세균이 함유된 공기가 병동 밖으로 새어 나가지 않는다. 이 환자는 며칠 동안 온몸을 수술복으로 감싼 의사와 간호사들이 들락날락하는 이 특별한 병실에 머물러 있었다.
당국의 지시에 따라 그의 몸을 고친 세균은 이 병동 밖으로 유출될 수 없다. 연구 책임자 마이켈 페펠렌보슈는 “그 환자에게 몸 상태가 아무리 좋아도 마음대로 나가서는 안 된다는 것을 설명해 줘야했다”고 말한다.
8개월 전 페펠렌보슈는 치즈 제조에 사용되는 락토코커스 락티스-티12 박테리아를 크론병 치료를 위해 유전자 변형시켜 임상실험에 사용하는데 필요한 정부 승인을 얻어냈다. 매우 고통스러운 장(腸) 장애인 크론병은 면역체계가 착오를 일으켜 장내의 정상적인 소화용 미생물을 공격하는 데서 발생한다.
그 결과 고통스러운 염증과 갈라진 궤양이 반복적으로 나타나며 결장에 구멍이 생겨 생명을 위협할 수도 있다.
이 질병은 매우 위험한 것이고 게다가 적당한 치료법도 없다. 이 때문에 네덜란드 정부는 지원한 환자들을 11일간 생물학적 격리병동에 가두어 두는 이 실험을 승인했다. 페펠렌보슈는 “장을 들어내야 할 상황까지 간 환자들에게 이 실험은 마지막 선택이었다”고 말했다.
이 연구에는 크론병에 걸린 아들을 둔 엘리 브로드와 에디티 브로드도 재정 지원을 해주었다.
이 병을 고치려면 면역체계가 장 내의 정상적인 미생물을 공격하지 못하게 해야 한다. 연구자들은 오래전부터 동물 실험을 통해 면역체계를 진정시키는 인터로이킨-10 분자를 생성하지 못하면 크론병과 유사한 심각한 장 장애를 일으킨다는 점을 알고 있었다.
하지만 이 문제를 해결하려면 많은 난관을 넘어야 했다. 위산은 단백질을 파괴하기 때문에 경구(經口) 투여가 불가능하다.
그렇다고 혈관에 위산을 주사하면 환자의 면역체계 전체가 마비될 우려가 있다. 따라서 면역체계를 진정시키는 물질을 적재적소, 즉 장내에 바로 투여해야 할 필요가 있었다.
여기서 로타 슈타이들러의 작품이 등장한다. 지난 1999년 슈타이들러는 벨기에의 겐트 대학에서 크론병 치료에 대한 연구를 하고 있었다. 슈타이들러는 IL-10의 놀라운 면역체계 진정 효과를 본 후 이것을 생산하는 유전자를 L.락티스에 끼워 넣었다.
하지만 그는 이것을 치즈 박테리아에 아무렇게나 끼워 넣지는 않았다. 슈타이들러는 그가 만든 세균이 하수구 같은 데 흘러들어가 병균에게 IL-10 유전자를 퍼뜨리는 사태를 막고자 했다.
만일 그렇게 하지 않으면 야생 병균이 인간의 면역체계를 완전히 무력화시키는 전 세계적인 재앙이 초래될지도 모르기 때문이다. 이로 인해 일종의 자폭 메커니즘을 만들어 둬야 한다고 생각한 것이다.
그는 또한 자신의 좋은 세균이 나쁜 세균과 유전자 교환을 하지 못하게 해야 한다고도 생각했다. 따라서 슈타이들러는 IL-10 유전자가 티마이딘 생성 유전자를 항상 대체하게끔 했다.
따라서 그의 새로운 세균들은 티마이딘을 만들지 못하게 되고, 불과 수 일 만에 굶어 죽는다. 수명이 짧기 때문에 하수구에 들어가 오랫동안 생존할 수 없다. 하지만 이 정도의 수명으로도 임무를 달성하는데 무리는 없다.
만약 이 세균의 IL-10 유전자가 다른 세균으로 들어간다면 거기에서도 티마이딘 유전자를 대체하게 된다. 때문에 이 세균에게서 IL-10 유전자를 받는 모든 세균은 똑같이 며칠밖에 살지 못하고 굶어 죽는 것이다.
슈타이들러와 함께 이 트랜스제닉이 네덜란드 당국의 인증을 받도록 도왔던 페펠렌보슈는 “다행히도 로타는 세균 설계를 매우 잘 했다”고 말했다.
때문에 이들의 제안은 다른 어떤 정부 당국이나 공공의 반대도 받지 않았다. 심지어 광신적인 반(反) GMO 단체도 이들에게 이의를 제기하지 않았다.
실험에 지원하는 사람도 전혀 부족하지 않았다. 아카데믹 메디컬센터의 의사들은 기존의 진통제로 효과를 보지 못한 중증 크론병 환자들이 이 실험에 무더기로 지원하는 것을 보았다. 연구자들은 그 중 10명을 선별해 격리병동에 한 사람씩 들여보내고 7일간의 치료와 11일간의 격리과정을 밟게 했다.
10명의 지원자 중 8명은 통증과 설사 증세가 호전됐으며, 그 중 5명은 정도가 특히 좋았다. 지원자 중 한 사람만이 다른 이유로 실험을 그만두었으며, 증세가 악화되거나 좋지 않은 부작용을 일으킨 사람은 없었다.
또한 슈타이들러는 살아있는 트랜스제닉 미생물을 환자에게 경구 투여한 지 하루 내에 환자의 체내에서 완전히 제거함으로써 더 큰 연구를 수행하는 연구자들의 주목을 받았다.
하지만 실험이 끝나고 퇴원한 지 수주가 지나자 환자들의 증상이 재발하기 시작했으며, 그 중 일부는 병원에 찾아와 다시 유전자 변형 세균 치료를 해달라고 하기도 했다. 물론 실험이 끝났기 때문에 다시 치료해 줄 수는 없었다.
슈타이들러와 페펠렌보슈는 네덜란드 당국에 대규모의 위약(僞藥) 통제실험을 승인해 달라고 요청중이다. 이번에는 부담이 따르는 생물학적 격리병동에서의 환자격리는 하지 않는다.
슈타이들러가 세균 내에 집어넣은 자폭장치는 GMO 생물학적 치료요법이 전 세계로 퍼지는 데 중요한 역할을 해줄 수도 있을 것이다.
노스캐롤라이나 주립대학의 미생물학자인 토드 클랜해머는 “생물학적 격리 문제는 이제 완전히 파악돼 해결돼 가고 있다”면서 “앞으로 그 진척 속도는 매우 빨라질 것”이라고 말했다.
슈타이들러의 유전자 변형 세균은 일종의 자폭 메커니즘을 갖고 있다. 이같은 자폭장치는 GMO 생물학적 치료요법이 전 세계로 퍼지는데 중요한 역활을 할 것이다.
종양 파괴하는 유전자 변형 세균
지난 2002년 1월. 달라스의 메리 크롤리 의학연구센터의 의사들은 유전자 변형된 살모넬라균을 3명의 암 환자에게 주사했다.
이들 환자들은 수술이 불가능한 거대 종양을 가지고 있었으며, 방사선 요법이나 화학요법으로도 치료에 실패했다.
이유는 잘 알 수 없지만 살모넬라균은 유해한 종양 안에서 매우 잘 번식한다. 아마도 암 종양에는 인체의 면역체계의 힘이 미치지 않아서일 것이다.
하지만 이들에게 주사된 살모넬라균은 특별했다. 미생물학자 데이빗 버뮤즈가 이끄는 예일 대학의 연구팀은 E. 콜리 유전자를 이들 살모넬라균에 주입했다.
이 유전자는 종양 조직을 붕괴시키는 약물을 활성화하는 효소를 발생시킨다. 버뮤즈의 설명에 의하면 이 효소와 약물 중 어느 것도 종양 조직 외에는 전혀 피해를 입히지 않는다.
2002년 시범 실험이 성공리에 끝났다. 이들 변형된 살모넬라균은 효소를 환부에 전달해 종양의 크기를 줄이고 환자들에게 어떤 부작용도 입히지 않았다.
하지만 실험 규모가 너무 작았기 때문에 이 치료법의 효능을 입증하기는 어려웠다. 따라서 힐먼의 전철을 따라 연방 규제검토위원회의 심의를 거쳐야 보다 대규모의 실험이 실시될 것이다.
게다가 실험에는 돈이 든다. 연구자들이 승인을 얻어 실험을 진행한다 해도 유망한 암 치료 기법을 대규모로 임상실험하려면 수백만 달러쯤은 가뿐히 날아갈 것이다.
코네티컷에 위치한 생명공학회사인 바이온 제약회사가 이 실험에 투자할 확률이 높다. 바이온은 살모넬라균을 사용해 종양을 없애는 방식에 대한 특허권을 가지고 있다.
가까운 장래에 규제를 뚫을 계획이 있는 것은 아니지만 바이온의 연구개발 부사장인 아이반 킹에 따르면 바이온처럼 작은 회사는 한꺼번에 여러 일을 추진할 수 없기 때문에 그렇다고 한다.
돈 많은 제약회사, 특히 매우 실험적인 유전자 변형 세균에 관심을 아직 보이지 않은 회사가 이 건에 투자해야 할 것으로 그는 생각하고 있다.
세균을 이용한 크론병 치료
인체의 면역체계가 장내 정상 세균을 공격할 때 고통스런 크론병이 생긴다. 현재 과학자들은 면역체계를 진정시키는 분자인 IL-10을 생성하는 유전자를 L. 락티스 세균에 집어넣어 면역체계가 장을 공격하지 못하도록 하고 있다.
1. 우선 면역체계를 진정시키는 분자인 인터로이킨-10(IL-10)을 생성하는 유전자를 L.락티스 세균에 집어넣는다.
2. 새 유전자는 세균의 필수 영양소인 티마이드를 생성하는 유전자 대신 들어가기 때문에 이 유전자 변형 세균은 며칠밖에 살 수 없다.
3. 크론병 환자가 이 유전자 변형 세균을 먹으면 IL-10이 곧장 장으로 들어간다.
4. 세균(A)이 장에서 번식하면서 IL-10(B)을 생성하기 시작한다. 이 물질은 인체 면역세포의 공격 및 환자의 과잉 면역반응을 억제한다.(C)
5. 환자가 L.락티스 세균을 복용하는 동안 이 세균은 충분한 IL-10을 생성해 면역체계가 장을 공격하는 것을 막으며, 궤양이 치료될 시간을 벌어준다.
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| 인간의 생명을 구하는 세균 |
자연스런 방식의 세균 이용
유전자가 변형되지 않은 세균으로도 인간에게 이득을 주는 방법을 연구하는 사람들이 있다. 이들이 만든 기능성 세균 제품은 잡화점이나 건강식품 판매점에서 볼 수 있으며, 그 중에는 매우 강도 높은 시험을 거친 것도 있다. 그 중의 하나가 락토바실러스 GG, 일명 컬처렐이다.
이것은 지난 1980년대 터프츠 대학의 셔우드 고르바크와 배리 골딘이 분리해낸 세균이다. 고르바크와 골딘, 그 외 다른 과학자들은 지난 20년 동안 250편의 논문을 통해 이 세균의 질병치료 능력을 알렸다.
여러 연구에서 이 세균이 면역체계를 안정시켜 일부 음식 알레르기 질환을 완화한다는 것도 증명됐다.
하지만 무엇보다도 가장 명백한 이점은 식중독, 여행객 설사, 항생제 치료가 필요한 위염을 일으키는 유해한 장내 세균의 위험을 크게 줄여준다는 것이다. 항생제 치료는 유익한 장내 세균까지 몰살시키고 그 자리에 병균을 불러올 수 있는 부작용이 있다.
유럽에서 기능성 세균들은 이미 오래전부터 만성 호흡기질환이나 이염을 막는데 많이 쓰여 왔다.
1990년대 초반 스웨덴 이비인후과 전문의인 크리스티안 루스는 목구멍에 사는 다양한 세균을 함유한 스프레이를 개발했는데, 이 제품은 만성 연쇄구균 감염 재발률을 현저히 줄이는 효과가 있었다.
몇 년 후 루스는 이염에 취약한 유아들과 취학 전 아동을 대상으로 비슷한 효과를 발휘하는 음료도 개발했다.
루스의 기능성 세균은 소규모 임상실험에서 그 성능이 입증됐다. 하지만 그는 한편으로 천연 기능성 세균을 의학 치료 용도로 개발하려고도 했다.
소규모 임상실험에서 효과가 입증되면 해당 세균이 들어간 식품은 식품점에서 폭발적으로 팔리게 된다.
그러나 루스는 환자들에 대해 책임 있는 처방을 하는 의사들이 기능성 세균을 사용해 치료를 하는 모습을 보고 싶었다.
그렇게 하려면 수백만 달러가 들어가는 대규모 실험에서 그 성능을 입증해 보여야 했지만 버뮤즈의 사례에서도 알 수 있듯이 그것은 결코 쉬운 일이 아니었다.
그 정도의 돈을 끌어오려면 이 기술이 투자금을 회수할 만큼 확실하다는 것을 투자자들에게 인식시켜야 했지만 인간의 몸에 사는 세균은 그런 믿음을 주기 어려웠다.
루스는 “인간의 목구멍에 사는 세균은 수 백 종이나 된다”면서 “우리가 특정한 기능성 세균을 가지고 특허를 받는다고 해도 다른 사람이 그 내용을 살짝 바꾼 또 다른 기능성 세균을 들고 나올 수도 있다”고 말했다.
그의 제품에 확실한 특허권 보호대책을 걸어놓지 않는 한 투자자들을 유혹할 수가 없었다. 때문에 그가 만든 제품은 지금 냉동 저장고 안에 잠들어 있다.
기분을 좋게 하는 세균
런던 대학의 미생물학자인 존 스탠포드와 아내 신시아는 1970년대 초반 우간다에서 결핵 추가접종 백신을 연구하던 중 마이코박테리엄 박카이라는 박테리아를 발견했다.
전문가들은 결핵 백신의 효력이 그때그때 다른 이유는 천연 보조제 효과를 내는 흙속 박테리아의 차이 때문이라고 주장했다.
스탠포드와 그의 부인은 아프리카 대륙을 횡단하면서 이 박테리아를 찾아다녔고, 그 결과 쿄가 호수의 진흙 물가에서 결핵균군중 비교적 유해성이 낮은 M. 박카이를 분리해냈다.
쿄가 호수는 결핵과 나병에 대해 TB 백신이 이상하리만치 뛰어난 효능을 보이는 곳이었다.
스탠포드 부부는 M. 박카이를 주사하면 결핵을 예방하거나 치료하는 효과가 있을 것으로 기대했지만 그 백신은 결핵에 대해서는 그리 큰 효과를 내지 못했다. 대신 의도하지도 않았던 알레르기, 천식, 암 증세의 완화 효과가 나타났다.
1992년 존 스탠포드와 그의 동료인 그래함 룩은 상장회사인 SR 파마사를 설립했다.
M.박카이의 면역력 강화 효과를 말기 폐암 환자를 대상으로 임상실험 해보기 위해서였다.
그러나 2001년에 언론의 기대에도 불구하고 이 실험은 환자들의 수명을 눈에 띄게 연장하는 데 실패했다. SR 파마의 주가는 급락했고, 회사의 장래에 관한 논의 끝에 회사는 룩과 스탠포드를 이사회에서 축출해 버렸다.
물론 이 실험에서 긍정적인 효과가 한 가지 나오기는 했다. M. 박카이 주사를 맞은 환자들의 경우 삶의 질이 위약을 투여 받은 환자들보다 크게 높아졌다.
이는 콜로라도 대학의 신경과학자 크리스토퍼 로우리의 연구결과와도 일치한다.
그는 M. 박카이를 사용해 쥐에 대해 향정신 실험을 한 결과를 지난해 5월 논문으로 발표했다.
로우리는 이 세균이 기분을 좋게 하는 호르몬인 세로토닌의 분비를 증대시키고 우울증의 징후 발생빈도를 낮추는 점을 발견했다.
더욱 고무적인 것은 M. 박카이가 여타 항 우울제와는 다른 뇌 뉴런을 자극한다는 점을 알아낸 것.
즉 M. 박카이는 세로토닌 뉴런을 자극해 기분을 좋게 하지만 경계심을 자극해 걱정과 불면을 초래하지는 않는다는 것이다. 이에 따라 그는 M. 박카이를 부작용 없는 프로작이라고 부른다.
또한 최근의 연구에서 M. 박카이는 결핵에도 효과가 있는 것으로 나타났다. 스탠포드가 과거에 했던 실험에서는 충분한 약을 공급하지 못했기 때문에 이 점이 발견되지 못했다. 또한 M. 박카이는 말기 암환자의 수명 연장에도 효과가 있는 것으로 나타났다.
이 같은 실험결과, 그리고 이에 따른 열린 미래의 가능성 때문에 연구자들은 매우 큰 영감을 얻었다. “우리는 ‘오늘 기분이 안 좋군. 세균 때문이야’라고 말해왔을 뿐 ‘기분이 아주 좋군. 엔도르핀을 분비해 주는 세균을 먹었기 때문이야’라고 말한 적은 없습니다.
앞으로는 다른 사람들에게 질병이 아닌 건강을 전염시켜 보지 않겠습니까?” 탈러의 말이다 | |
| 인간의 생명을 구하는 세균 |
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스트렙토코커스 뮤탄스 박테리아는 사람의 입 속에 살면서 당분을 섭취하고 치아를 부식시키는 산(酸)을 배출한다. 하지만 이 박테리아의 산 배출 유전자를 알코올 배출 유전자로 바꾸면 충치에서 해방될 수 있을 것으로 과학자들은 생각하고 있다.
기사요약
자연계에서 육안으로는 볼 수 없고 현미경의 도움으로만 관찰할 수 있는 작은 생물을 미생물(微生物)이라고 한다. 미생물에는 박테리아(세균).. |
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유익한 세균이 만들어 내는 행복한 미생물 세상
데이빗 탈러가 꿈꾸는 행복한 미생물 세상에서는 더 이상 문손잡이를 소독할 필요가 없다. 오히려 문손잡이를 좋은 세균으로 도배해 놓아야 한다. 그는 밭에 쟁기질을 한 후에 자라난 잡초를 뽑는 농부의 예를 들었다.
“자연은 생명의 진공상태를 싫어합니다. 생물계도 소독이라는 개념을 싫어하지요. 이제 유익한 세균을 장 내 뿐만 아니라 우리생활 전반에 도입해야 할 시기입니다.”
그가 꿈꾸는 미래에서 청결이란 말은 세균의 99.9%가 사라진 상태가 아니라 건강에 유익한 미생물들이 조화를 이룬 상태를 의미한다.
샴푸와 바디 클렌저에서 항균 성분이 제거되고 우리의 머리와 피부에는 유익한 세균들이 번식하게 될 것이다.
세탁용 세제에는 땀 냄새를 없애주는 세균이 들어갈 것이다. 신발의 깔창에도 발 냄새를 없애주는 세균이 들어간다.
전철의 손잡이에는 감기 바이러스를 없애는 세균이 입혀진다. 작물과 가축에도 생장을 촉진하고 질병을 없애주는 세균이 접종돼 한층 건강해진다.
하지만 가장 중요한 것은 다양한 약물에 내성을 가진 초강력 세균의 위협이 강력한 소독제 없이도 사라진다는 점이다.
소독제는 원래 의도와는 달리 유해한 초강력 세균을 만들어내는데 일조하고 말았지만 앞으로는 인간에게 유익한 세균들을 사용해 유해한 초강력 세균을 없앨 것이다.
탈러는 “완벽히 소독된 환경에서 인체는 최적의 기능을 발휘할 수 없다”면서 “미생물들의 세계 속에서 살아가는 방법을 익힐 때 우리는 보다 나은 삶을 살 수 있을 것”이라고 말했다.
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| 출처 : 파퓰러사이언스(2008 . 2 기사) | | | |
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