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▲ 플라스마 제트 치료기의 개념도
세균도 거친 환경에서 살아남기 위해서 다른 세균과 협력한다. 대표적인 협력 방법은 세균 공동체를 보호하는 보호막인 생물막(biofilm)을 만드는 것이다. 세균의 분비물로 형성된 생물막은 인체의 내부 장기에도 생길 수 있다. 세균 입장에서는 인체의 면역 시스템이나 항생제 같은 외부의 위협을 방어하는 수단이다. 중이염을 일으키는 세균 역시 고막 뒤에 생물막을 형성할 수 있다. 이런 식으로 세균이 항생제와 면역 시스템을 회피하면 결국 수술적 치료를 통해 중이염을 치료할 수밖에 없다.
미국 일리노이 대학 연구팀은 수술보다 덜 침습적이고 상당수 어린아이인 환자들이 더 쉽게 받아들일 수 있는 대안을 연구했다. 이들이 개발한 장치는 마치 고막을 보는 장비인 검이경(otoscope)처럼 생겼지만, 고막 내부를 보는 대신 미세한 플라스마 제트(plasma jet)를 발사한다는 차이점이 있다.
플라스마는 이온핵과 자유전자로 이루어진 고온의 물질로 사실 우주에 가장 흔한 물질 형태다. 하지만 대부분 고온의 고에너지 입자이기 때문에 세균이나 생물막을 쉽게 파괴할 수 있다. 하지만 너무 강력한 플라스마 제트를 발사하면 고막도 크게 손상될 수 있으므로 매우 미세한 플라스마 제트를 여러 개 발사한다. 물론 세균은 다 죽일 수 없지만, 대신 생물막을 찢는 일은 가능하다. 미세한 바늘로 찔러 풍선을 터트리는 것 같은 원리다. 이렇게 되면 항생제와 면역 시스템이 훨씬 세균을 효과적으로 파괴할 수 있어 치료 효과가 훨씬 좋아진다.
이 방법의 가장 큰 장점은 물리적으로 생물막을 파괴하므로 내성균에 대한 우려가 없다는 점이다. 다만 사람에서 임상 시험을 하기 전 효과와 안전성에 대한 충분한 검증이 필요하다. 연구팀은 우선 고막 모형을 만들어 녹농균 생물막에 대한 치료 효과를 검증했다. 그 결과 15분간의 플라스마 제트 치료가 고막 손상 없이 대부분의 녹농균과 생물막을 파괴한다는 사실을 확인했다. 남아 있는 세균 역시 적은 양의 항생제로 쉽게 치료가 가능했다.
물론 플라스마 제트 치료기가 정식 승인받기 위해서는 다른 치료법과 마찬가지로 동물 실험을 통한 전임상 단계와 임상 단계를 거쳐 안전성과 효과를 입증해야 한다. 사실 상당수 치료기와 신약이 이 단계를 넘기지 못하고 사장된다. 하지만 이런 도전과 연구를 통해 의학 기술이 지금처럼 발전할 수 있었다. 실패할 가능성이 있지만, 많은 과학자들이 참신한 아이디어를 가지고 끊임없이 도전하는 이유다.
고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
