기술의 힘으로 생물의 신비를 벗기다

유사 이래 인류는 계속해서 감염과 투쟁해 왔습니다. 새로운 백신과 항바이러스 약물이 개발되어 의학은 큰 발전을 이루었지만, 여전히 위협을 배제할 수 없는 것이 바이러스의 강한 적응력과 이를 파악하기 어렵다는 사실이 증명하고 있습니다. 그리고 오늘날에도 세계는 신종 코로나바이러스 감염(COVID-19)이라는 새로운 위협에 시달리고 있습니다. 현재 COVID-19를 극복하기 위해 백신의 개발이 진행되고 있습니다만, 바이러스의 세포침입 방지, 증식의 억제 및 지연, 감염된 세포의 회복과 건강한 세포로의 대체 등을 실현하기 위해 지금까지 없었던 최첨단 전문지식과 기술이 요구되고 있습니다.

Covid-19. https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Corona_virus_Covid-19_FC.jpg

지금까지 인류는 위험한 세균이 사람의 건강을 위협하는 것을 방지하기 위해 우수한 치료제를 개발해왔습니다. 14세기 유럽에서는 선페스트라는 전염병이 당시 세계인구의 약 3분의 1에 상당하는 인명을 빼앗았습니다만, 이 전염병이 다시 유행할 일은 없을 것입니다. 세균은 숙주가 없어도 살아남을 수 있는 단세포 생물이며, 항생제로 비교적 쉽게 치료가 가능합니다. 그러나 바이러스는 숙주세포에 침입하지 않는 한 살아남아 증식할 수 없습니다. 즉, 바이러스의 활동을 억제하기 위해서는 바이러스가 전염시킨 세포도 죽여야 합니다.

바이러스는 세균의 10분의 1에서 100분의 1 크기이며, 유전정보(DNA 또는 RNA 게놈)와 이를 보호하는 단백질 껍질로 구성되어 있습니다. 바이러스는 세포에 침입하여 세포의 '단백질 공장'이라 할 수 있는 리보솜을 이용하여 세포가 제대로 작동하는 데 필요한 단백질이 아닌 바이러스의 유전정보에 따라 바이러스성 단백질을 합성합니다.

Images combined from a 3D medical animation, depicting the shape of coronavirus. https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:3D_medical_animation_corona_virus.jpg

인체에는 200종류 이상, 약 30조 개의 세포가 각각 연계하여 작동하고 있으며, 유사한 세포가 모여 장기나 조직을 형성하고 있습니다. 세포의 기능에 이상이 생기면 질환으로 이어질 수 있으므로 세포가 변질하는 이유와 방법을 이해하는 것이 매우 중요합니다.

"현재 유행하고 있는 전염병의 출현이 인류의 건강과 사회경제적 건전성에 미치는 영향은 헤아릴 수 없습니다. 바이러스의 침입, 감염, 복제하는 단계에 대한 이해가 깊어지면, 바이러스성 질환을 억제할 수 있을 가능성이 커집니다."
-Dr. Yohei Yamauchi, Associate Professor in Virus Cell Biology, University of Bristol, UK

흥미롭게도 세포는 고유한 특징이 있습니다. 관찰함으로써 그 사람에 대해 더 많이 알 수 있는 것처럼 세포도 지속적으로 관찰하면 그 특성을 알 수 있습니다. 이것은 외부 영향이 언제 세포에 변화를 가져오는지를 아는데 도움이 됩니다. 예를 들어 암의 경우 세포가 암화하는 시간을 측정할 수 있습니다. 그러나 정확한 정보를 얻기 위해서는 각각의 세포 수준에서 암조직의 동태를 분석해야 합니다.

의학의 상식에서는 암의 전이는 개별 세포가 전이능력을 획득할 때 시작된다고 알려져 있습니다. 그러나 전이능력을 획득하는 세포와 획득하지 않는 세포가 있는 이유는 무엇일까? 그리고 전이세포를 조기에 파악하고 저지하기 위해 어떻게 해야 좋을까? 그 대답은 아마도 개별 세포의 병리기전과 이웃 세포와의 상호작용을 상세하게 분석해야 얻을 수 있습니다.

가까운 미래에는 개별적으로 살아있는 세포를 분석까지 가능하게 될 전망입니다.

출처 참조 번역
· Wikipedia
· テクノロジーの力で、生物の謎を解き明かす
https://www.yokogawa.co.jp/special/planet/stories/technological_courage_delivers_unprecedented_biological_insight/