1. 바이러스 VS 바이러스
2020년이 시작되면서, 누군가 우리에게 바이러스라고 말하면, 가장 최악의 시나리오를 떠올리게된다. 과학저널 네이처에 따르면 우주에는 별보다 더 많은 바이러스가 있다고 한다.
하지만 바이러스가 꼭 나쁜 것만은 아니니, 당황하지 말자. 사실 바이러스는 다양한 방법으로 인간에게 좋은 점들을 줄 수 있다. 예를 들어, 역설적으로 바이러스와 싸우기 위해 바이러스를 사용하는 것이다.
최근의 연구들은 이 문제에 많은 관심을 집중시키고 있다. 2019년 미국의 한 연구팀은 원숭이에게 있는 레서스 바이러스와 시미안 면역결핍 바이러스(SIV)는 유사한 바이러스인 레서스 시토메갈로 바이러스에 의해 파괴될 수 있다는 것을 발견했다.
유사성을 감안할 때, 바이러스는 시미안 면역결핍 바이러스(SIV)와 동일한 단백질을 생산하도록 조작될 수 있다. 이렇게 함으로써, 바이러스는 다른 바이러스에 대항하는 백신 그 자체가 되어 시미안 면역결핍 바이러스(SIV)를 퇴치하는 방법을 원숭이의 면역 체계를 바꾸게 될 것이다.
이는 다른 많은 연구들과 마찬가지로 코로나 바이러스(COVID-19)에 대한 잠재적 치료뿐만 아니라 HIV와 같은 면역결핍 바이러스에 대한 대체 치료법을 찾는데 도움을 줄 수 있기 때문에 특히 중요하다.
2. 쥐 바이러스(Mous Virus)
"겨울 구토 벌레"라고도 불리는 노로바이러스에 대한 연구는 항생제에 대한 대안을 제시하며 박테리아 연구의 발전 가능성을 보여준다. 인간의 노로바이러스, 즉, HuNovs는 정말로 위장병을 유발한다.
하지만 과학자들은 이 바이러스의 쥐 버전이 실제로 장과 면역 체계의 발달에 유용하다는 것을 알아냈다. 이 경우, 특정 장내세균이 항생제에 의해 소멸되었을 때 바이러스는 이를 대체할 수 있다고 한다. 보통 건강한 내장세균은 위장병을 일으킬 수 있는 건강하지 못한 박테리아에 의해 실제로 몸을 방어하고 감염을 예방할 수 있다.
하지만, 항생제를 과다하게 사용하면 정상적인 장내 식물군을 죽일 수 있고 위장병에 취약하게 될 수 있다. 미국 조지아 대학의 2019년 연구에서 쥐와 최근 인간에 대한 지속적인 연구는 노로바이러스가 실제로 항생제에 의해 죽은 면역체계의 정상적 기능을 회복시켰다는 것을 보여준다.
3. 헤르페스 바이러스(Herpes Virus)
생쥐는 헤르페스 바이러스의 연구에 매우 도움이 된다. 연구원들은 감마 헤르페스 바이러스(Gamma-herpes Virus)가 작은 설치류에 있는 박테리아 병원균에 대한 면역력을 제공한다는 것을 알아냈다.
그래서, 쥐는 사람에게는 중요한 위장병인 리스테리아 모노키토제네스와 우리가 흔히 아는 전염병인 페스트 균에 강한 저항력을 가지고 있다. 따라서 쥐들에게 좋은 것은 인간과 쥐의 면역 체계가 비슷하기 때문에 우리에게도 좋은 것이다.
사실, 인간은 종종 감마선 바이러스에 감염되기 때문에, 우리가 이 바이러스를 사용하는 방법을 배운다면 우리의 작은 친구들에서 얻은 결과로부터 혜택을 받을 수 있을 것이다. 일단, 헤르페스 바이러스는 우리의 면역체계에 아주 없어서는 안 되는 자연세포를 죽일 수 있다.
그래서 그렇게 좋지는 않다. 하지만, 이들이 종양 세포를 죽일 수 있다는 것을 의미하는 일반 세포를 죽일 수 있다면, 이는 실제로 엄청난 것이다.
마릴린 로신크(Marilyn Roossinck) 교수와 같은 전문가들은 여전히 이러한 바이러스가 숙주에 어떤 영향을 미치는지 확신하지 못한다. 하지만, 엄청나게 많은 바이러스의 숫자와 다양성으로 볼때, 우리에게 감염, 종양 그리고 바이러스에 대한 면역 통제에 대해 더 많은 것들을 줄 수 있다는 것을 의미한다.
4. 파지 치료법
파지 치료법이 무엇인지 이해하기 위해서는 우선 박테리오파지가 무엇인지 알아야 한다. 박테리오파지는 박테리아 세포를 침범하는 바이러스이고, 어떤 경우에는 리틱 페이즈와 같이 박테리아 파괴를 일으키는 박테리아 신진대사를 방해하기도 한다.
파지 치료는 병원성 박테리아 감염을 치료하기 위해 라이틱 박테리오파지를 사용한다. 요즘 항생제가 가지고 있는 주요한 문제들 중 하나는 항생제에 대한 내성을 증가시키고 있기 때문에 효과가 떨어진다는 것이다.
박테리아도 생물에 대한 내성을 발달시키지만, 새로운 파지 치료법은 새로운 항생제보다 몇 주밖에 걸리지 않는 훨씬 더 쉽게 개발할 수 있다. 또한, 파지 치료법은 감염이 존재하는 한 더 깊이 침투하기 때문에 특정 영역을 대상으로 할 수 있다.
반대로 항생제는 표면 아래의 농도가 급격히 감소한다. 놀랍게도, 파지는 일단 그들이 목표로 하는 특정 박테리아가 파괴되면 번식을 중지하는 것처럼 보인다.
5. 식물 바이러스
바이러스는 농업 분야에도 유용하다는 것이 밝혀졌다. 2007년 한 과학자 팀은 미국 옐로우스톤 국립공원의 간헐천 주변 뜨거운 토양에서 몇몇 식물들이 어떻게든 자란다는 것을 발견했다.
열대 공황 풀(Tropical Panic Grass)의 한 종류인 이 식물들은 풀에 기생하는 곰팡이와 이를 감염시키는 바이러스 모두에게 목숨을 빚진 것으로 보인다. 여기에서 식물, 곰팡이, 그리고 바이러스는 모두 화씨 122도 이상의 생존에 필요한 일종의 공생 작용을 한다.
이 발견으로, 이 문제에 대한 몇 가지 다른 연구를 시작했으며 전세계적으로 농장을 만들 수 있는 새로운 가능성을 보여주었다. 예를 들어, 2015년, 마릴린 로신크(Marilyn Rossinck) 교수는 같은 곰팡이와 바이러스를 사용하는 동일한 공생을 다른 식물에서 재현했다.
그 결과, 실험된 모든 식물들은 살아남았을 뿐만 아니라, 높은 토양 온도에서 번성했으며, 때로는 140도에서도 살아 남았다. 이러한 결과는 특히 시험한 식물들 중 토마토와 같은 채소들도 있었다는 것을 생각하면 중요한 발견이다.
극한 환경에서도 식량을 재배할 수 있는 가능성이 현실화되고 있으며, 이는 우리 지구가 어떻게 변하고 있는지를 고려할 때 생명의 은총이 될 수 있다.
6. 아크 유전자
이제, 우리는 매우 세부적인 분야로 진입하려고 한다. 2018년에 미국 유타 대학교와 매사추세츠 의과대학의 두 대학교의 과학자 팀이 바이러스와 아크라고 불리는 특정 유전자 사이의 연관성을 발견했다.
이 유전자는 모든 인간에게 장기 기억의 형성에 있어서 극히 중요한데, 그것이 신경 발달 장애에 연루되어 온 까닭이다.
바이러스와의 연결고리는 무엇일까?
한 보고서에 따르면, 아크는 바이러스에 의해 유사한 전략을 사용하여, 한 뉴런에서 다른 뉴런으로 유전 물질을 보낸다. 이 특정 분야에 대한 작업은 아직 진행 중이기 때문에 아크 분자 기능과 그 진화적 기원에 대해서는 아직 많이 알려져 있지 않다.
하지만, 이는 바이러스를 연구함으로써 아크가 보내는 유전 물질의 자극을 조절하는 방법을 배울 수 있다는 것을 뜻한다.
7. 산소 발생 미생물
바다에 관심을 집중해보자. 왜냐하면 그곳이 모든 살아있는 물질의 90% 이상이 미생물이기 때문이다.
이것이 왜 중요할까?
우선, 만약 우리가 이 미생물들을 가지고 있지 않다면, 박테리아 개체수의 큰 부분이 폭발할 것이고, 나머지는 경쟁에서 뒤쳐져 완전히 성장을 멈출 수도 있다.
지구 표면의 약 71%인 바다에서 지구에 미치는 결과는 재앙이 될 것이다. 어쨌든, 이같은 미생물들은 지구에서 산소의 절반 정도를 생산한다.
이 미생물들은 매일 전체 해양 미생물의 약 20%와 전체 해양 박테리아의 약 50%를 죽이는 바이러스다. 이는 산소를 생성하는 플랑크톤이 높은 광합성을 할 수 있게 해준다.
8. 아데노 바이러스(Adeno Virus)
바이러스가 종양 세포와 싸우는 데 어떻게 도움이 되는지 이미 말했지만, 암 연구에서 특히 유용한 특정한 종류의 바이러스가 있다.
아데노 바이러스는 호흡기, 눈, 위장의 감염병을 일으키는 흔한 바이러스군이다. 이 바이러스는 DNA 종양 연구에 매우 중요한 것으로 밝혀졌다.
스페인의 카탈로니아 종양 연구소에서부터 미국 텍사스의 베일러 의과대학에 이르기까지 전세계의 전문가들은 암을 치료하기 위해 바이러스를 사용하는 것에 대해 연구하고 있다. 이런 바이러스는 종양 내부에서 복제되어 퍼지면서 세포독성을 증폭시키고 동시에 종양 면역 억제를 역전시킨다.
이런 바이러스의 성분은 면역력이 매우 높은 것으로 특징지어져서 유전적 질환을 치료하기 위해 아데노 바이러스 벡터의 광범위한 사용을 억제한다. (일반적으로 말해서 벡터는 분자 생물학자들이 유전 물질을 세포로 전달하기 위해 일반적으로 사용하는 도구다.)
면역반응의 자극은 암 면역요법에 악용될 수 있다. 특히, 연구원들은 최근에 52종 바이러스인 HADV-52의 변종이 특히 효과적이라는 것을 알게 되었다.
이 바이러스는 암세포에서 발견되는 탄수화물의 매우 특정한 종류와 결합된다. 물론 아직 이 문제에 대해 해야 할 일이 많지만, 이는 분명히 바이러스에 기반한 암 치료의 몇 가지 흥미로운 가능성을 만들어 낸다.
9. 유전자 치료
이 주제에 대한 연구는 아직 진행 중이지만, 우리가 지금까지 알고 있는 것은 비정상적인 유전자를 채우기 위해 유전 물질을 세포에 도입하거나 유익한 단백질을 만드는 것이다.
돌연변이 유전자가 우리 몸에 필요한 단백질의 부족이나 단점을 야기시킨다고 가정해 보자.
유전자 치료는 단백질의 기능을 회복하기 위해 동일한 유전자의 정상/표준 복제본을 도입할 수 있다. 이를 위해서, 과학자들은 어떤 경우에는 벡터 역할을 할 수 있는 바이러스에 모든 노력을 집중하고 있다.
이런 식으로, 세포를 감염시킴으로써, 새로운 유전자를 전달하게 될 것이다. 상상할 수 있듯이, 이 치료법의 발전은 의료 분야의 큰 발전으로 이어질 것이다.
하지만, 의사들이 이 접근법을 질병에 대한 실질적인 치료로 사용할 수 있게 되기 전에, 연구자들은 먼저 몇 가지 문제들을 극복해야 한다. 예를 들어, 여전히 특정 세포를 대상으로 하는 방법을 연구하고 있고, 신체가 새로운 유전자를 어떻게 그리고 어떻게 통제할 수 있을지는 아직 알려져 있지 않다.
10. 우두
영국인 의사 에드워드 제너는 역사상 최초의 백신을 만든 것으로 유명하다. 이는 1798년이었고, 수세기 동안 천연두의 전염병으로 많은 사람들이 죽어나간 뒤에, 천연두에 대한 결정적인 치료법을 발견했다.
제너는 천연두를 앓은 사람들 중 일부가 면역된 것처럼 보이는 것을 보고, 바이러스 치료법을 찾는 데 관심을 갖게 되었다. 우두는 소는 소로부터 감염될 수 있는 비교적 무해한 바이러스다.
오늘날, 우리는 우두 바이러스가 천연두를 일으키는 Orthopox 바이러스군에 속한다는 것을 알고 있다. 따라서 감염된 후, 신체는 자신의 항원에서 친숙한 바이러스를 인식하는 능력을 얻어야 하며, 이를 통해 천연두와 더욱 효율적으로 싸울 수 있어야 한다.
분명히, 제너는 그 당시 그것을 몰랐기 때문에, 어떤 결과를 얻기 위해서, 그는 사람들에게 그의 이론을 시도해야만 했다. 그는 8살 소년에게 우두 샘플을 주사했고, 몇 달 후에 천연두 샘플도 주사했다.
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