세균도 백신 맞는다?…세균의 바이러스 면역 획득 기전 [핵잼 사이언스]

면역에 대한 지식이 생기기 전에도 인류는 한 번 전염병에 걸린 사람은 다시 걸리지 않는 경우가 많다는 사실을 알고 있었다. 지금 보면 위험천만한 일이지만, 종두법 개발 전에는 치사율이 높은 질병이었던 천연두에 대해 면역을 얻기 위해 천연두 환자의 딱지나 고름을 건강한 사람에게 접종하는 인두법이 시행되기도 했다.

1798년 영국의 의사인 에드워드 제너는 소의 천연두인 우두에 걸린 사람은 천연두에 대해 면역이 생긴다는 사실을 발견하고 우두를 이용한 종두법을 개발해 천연두 퇴치의 길을 열었다.

종두법의 사례처럼 인류는 질병에 걸려 자연적으로 생기는 면역을 더 안전하게 얻기 위해 백신을 개발했고, 덕분에 우리는 직접 병에 걸리지 않고도 각종 전염병에 대한 면역을 안전하게 획득할 수 있게 됐다. 그런데 최근 과학자들은 이런 재주가 인간만의 전유물이 아니란 사실을 발견했다.

존스 홉킨스 대학의 조슈아 모델 교수가 이끄는 연구팀은 인간에 병을 일으키는 대표적인 세균 중 하나인 화농성 연쇄상구균 (Streptococcus pyogenes)이 바이러스 감염에 대한 면역을 획득하는 기전을 연구했다.

바이러스는 기본적으로 다른 세포의 물질을 이용해 증식한 후 숙주 세포를 파괴하고 다음 숙주를 찾는 방식으로 살아간다. 이 가운데 숙주가 박테리아인 경우를 박테리오파지(bacteriophages)라고 하는데, 박테리아를 먹는다는 뜻이다.

과학자들은 항생제 내성균처럼 치료가 까다로운 세균을 없애기 위해 박테리오파지를 연구해왔다. 하지만 그 과정에서 찾은 놀라운 사실은 세균 역시 박테리오파지 감염에 대한 면역 시스템을 지니고 있다는 것이다.

백혈구보다 훨씬 작은 박테리아가 몸 안에 침투한 바이러스를 막는 비결은 바이러스의 유전자를 자르는 유전자 가위인 CRISPR Cas9 시스템이다. 바이러스는 결국 RNA나 DNA를 세포 안으로 삽입해 증식하는 것이기 때문에 유전자를 잘라 버리면 막을 수 있다.

문제는 바이러스의 유전자를 정확히 구분하는 것이다. 아무 유전자나 마구잡이로 자르면 세균도 위험해진다.

연구팀은 잠복기인 바이러스와 활동 중인 상태의 바이러스 두 가지를 이용해 세균이 잠복기인 바이러스를 이용해 바이러스 유전자에 대한 정보를 획득하고 이를 통해 바이러스에 대한 면역을 획득한다는 사실을 알아냈다. 인간이 약독화 바이러스나 세균을 이용해 백신을 만드는 것처럼 세균도 약해진 바이러스를 이용해 면역을 획득한 것이다.

연구팀은 세균의 면역 획득 과정을 방해하면 항생제 내성균을 감염에 취약하게 만들어 제거할 수 있을 것으로 보고 연구를 계속하고 있다. 면역은 좋은 의미로 사용되지만, 내성균의 면역은 인간에게는 좋은 일이 아니기 때문이다.

인간의 면역은 강하게 하면서 항생제 내성균의 면역은 약하게 하는 방법을 알아낸다면 내성균 확산 문제를 해결할 새로운 실마리를 얻을 수 있을 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com