세균 먹는 바이러스로 세균 감염을 진단한다 (연구)

[서울신문 나우뉴스]

전자 현미경으로 본 박테리오파지의 사진. Credit: Matthew Dunne / ScopeM / ETH Zurich

바이러스는 인류를 괴롭히는 중요한 병원체 중 하나다. 코로나19나 인플루엔자, HIV 등 인간에게 감염되어 사망까지 이르게 하는 바이러스의 종류는 이미 여럿인데 점점 그 명단이 길어지고 있는 상황이다.

하지만 바이러스가 사람 세포에만 감염되는 것은 아니다. 박테리아에 감염되어 글자 그대로 세균을 내부에서부터 먹어 치우는 바이러스인 박테리오파지도 존재한다. 

과학자들은 오래전부터 박테리오파지를 의학적으로 활용하기 위해 연구해 왔다. 사람 세포는 건드리지 않고 세균만 파괴하기 때문이다. 따라서 박테리오파지를 감염균 퇴치에 활용하고자 하는 연구가 오래전 진행되었으나 20세기 중반 이후 항생제의 급격한 발달로 한동안 잊히게 된다. 

과학자들이 박테리오파지에 다시 관심을 보인 것은 항생제 내성균의 급격한 확산과 관련이 깊다. 항생제를 이겨낼 수 있는 슈퍼 박테리아도 박테리오파지 앞에서는 속수무책으로 감염될 수밖에 없기 때문이다. 

그러나 인체에 새로운 바이러스를 주입할 경우 여기에 대해서도 면역 반응이 생길 수 있다. 세균에만 감염되는 바이러스라도 인체 면역 시스템에 인식되면 중화 항체가 형성되어 시간이 지나면 무력화되는 것이다. 이 경우 인체의 면역 시스템만 낭비하는 꼴이 될 수 있다. 

스위스 취리히 연방 공대와 발그리스트 대학 병원의 과학자들은 새로운 접근법을 시도했다. 연구팀은 요로 감염의 주요 원인균인 대장균, 크렙시엘라균, 장내구균을 빠르게 진단할 수 있는 바이러스를 개발했다. 

요로 감염은 전 세계적으로 가장 흔한 세균 감염병 중 하나로 심한 경우 생명이 위험해질 수 있다. 세균 배양 및 동정에는 수일이 걸리기 때문에 의사들은 결과가 나오기 전에 경험적으로 항생제를 투여한다. 

연구팀은 이 세균들을 감염시키는 각각의 박테리오파지에 생물발광 물질을 생산하는 유전자를 삽입해 206명의 요로 감염 환자의 소변에 주입했다. 그 결과 매우 높은 정확도로 5시간 이내에 세균의 종류를 확인할 수 있는 것으로 나타났다. 기존의 세균 배양 검사보다 훨씬 빠르게 세균을 파악하고 적절한 항생제를 사용할 수 있는 길이 열린 셈이다. 

연구팀은 추가로 박테리오파지에 박테리오신이라는 세균 독소를 생산하는 유전자를 주입하고 세균 안에서 더 빠르게 증식하도록 유전자를 손봐 항생제 대신 사용할 수 있는 연구도 진행했다. 다만 실제 인간에서 임상 시험을 거쳐서 효과와 안전성을 입증하는 데 상당한 시일이 걸릴 뿐 아니라 앞서 말한 면역 반응 문제로 인해 효과가 제한될 수 있다는 점이 약점이다. 

반면 진단 목적으로 사용하는 경우 정확도와 가격만 입증할 수 있다면 바이러스를 사람에게 주입하는 방식이 아니기 때문에 더 빠른 속도로 상용화가 가능할 것으로 예상된다. 어느 쪽이든 성공한다면 바이러스를 이용해 사람의 생명을 살릴 수 있는 만큼 바이러스의 새로운 변신이라고 해도 과언이 아니다. 앞으로 후속 연구 결과가 주목된다. 

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com