이미 제가 포스팅했던 항생제 내성에 대한 해결책으로서 곰팡이에서 분리한 물질을 이용하는 방법에 대한 Nature 논문에 대한 해설을 올립니다.(정확히는 지난 주 Nature지와 Science지의 표지 논문 해설입니다 -동아사이언스 http://www.dongascience.com/news/view/4734)
이번주 ‘네이처’ 표지는 인류에게 커다란 선물을 건넨 한 균류가 만든 포자 모습이 차지했다. 균류에는 우리가 흔히 아는 버섯, 곰팡이 등이 포함된다.
미국 질병통제예방센터(CDC)는 2013년 9월 항생제 내성균 감염환자가 매년 200만 명씩 늘어나고 있으며 매년 2만3000여 명이 기존 약으로 치료를 받지 못해 사망한다고 발표했다.
두 종류 이상의 항생제에 내성을 보이는 다제내성균뿐 아니라 거의 모든 항생제에 내성을 가진 광범위다제내성균에 의한 피해 또한 늘어나고 있는 추세다.
다제내성균이 가지는 항생제 내성 유전자 중 가장 악명이 높은 것은 NDM-1이다. 이 유전자가 있으면 박테리아는 ‘인류 최후의 항생제’라고 불리는 카바페넴에도 죽지 않고 버틴다.
이런 카바페넴 저항균에 감염되면 사실상 치료할 수 있는 방법이 없다. 따라서 연구자들에게는 NDM-1 유전자를 가진 내성균을 죽일 수 있는 새로운 물질을 찾는 것이 반드시 해결해야할 과제였다.
캐나다 맥마스터대 연구진은 지구상에 없던 신물질이 아닌 한 곰팡이에게서 그 해결책을 찾아내고 ‘네이처’ 25일자에 발표했다.
지금까지 알려진 NDM-1의 약점은 바로 아연(Zn)이다. NDM-1 유전자가 항생제에 저항하기 위해선 아연이 반드시 필요했다. 즉 유전자가 발현될 때 아연이 접근하는 것을 막으면 되는데, 이를 만족하면서 동시에 사람에게 독성을 내지 않는 방법을 찾기가 어려웠다.
연구팀은 기존 항생제 카베페넴에 누룩곰팡이의 일종인 아스페르질루스 베르시콜로르(Aspergillus versicolor)에서 추출한 화학물질 ‘AMA’를 함께 처방하면 NDM-1 유전자를 무력화시킬 수 있다는 사실을 알아냈다.
AMA의 효능은 동물 실험을 통해 입증됐다. NDM-1 내성균에 감염된 실험용 쥐에 카베페넴과 AMA를 함게 처방한 쥐는 생존했으나, 카베페넴과 AMA 둘 중 하나만 처방한 쥐는 죽었다.
연구팀은 “다제내성균은 현재 가장 위험한 인류의 적”이라며 “이번 연구결과는 다제내성균을 상대하기 위한 새로운 전략을 만드는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.
이번 주 ‘사이언스’는 파이프 끝에서 뿜어져 나오는 거대한 불꽃을 표지에 실었다. 풍부한 매장량과 추출 기술의 발달로 미국 에너지 산업에 활기를 불어넣고 있는 ‘셰일가스’ 열풍을 상징적으로 표현한 사진이다.
셰일가스는 오랜 세월 진흙이 수평으로 퇴적해 굳어진 셰일층에 존재하는 비전통 천연가스를 일컫는다. 셰일층의 낮은 투수율 때문에 이동하지 못하고 갇혀 있는 가스라는 말인데, 과거에는 추출 기술의 한계와 낮은 생산성 등으로 인해 주목받지 못했다.
그러나 낮은 투수율을 높일 수 있는 수압파쇄기술과 접촉 면적을 늘리는 L자 형의 수평시추기술이 등장하면서 경제성을 인정받기 시작했다. 수압파쇄기술은 모래와 화학 첨가물을 혼합한 물을 암석에 쏘아 그 속에 갇혀 있는 가스를 뽑아내는 기술이다.
현재 셰일가스 열풍을 주도하고 있는 나라는 미국이다. 텍사스 주와 펜실베니아 주, 노스다코다 주 등 매장량이 풍부한 지역을 중심으로 자본과 인력이 모여들고 있다. 텍사스 주 남부의 작은 시골 마을 카리조 스프링스의 경우 주변이 셰일가스 광구로 개발되면서 5000여 명에 불과했던 마을 인구가 2010년을 기점으로 순식간에 4만 명 이상으로 급증해 활기를 되찾았다.
최근 미국 정부는 일부 석유업체에 대해 40년 넘게 금지해온 비정제 원유 수출을 허가한다고 발표하기도 했다. 셰일가스 덕분에 에너지 자원이 풍부해진 만큼 석유 수출과 관련된 빗장을 풀어주겠다는 것이다. 현재 미국 석유업체들은 가솔린, 디젤 등 정제된 원유만 수출할 수 있다.
셰일가스에 대한 시각이 긍정적인 것만은 아니다. 땅 속 깊은 곳을 수평으로 가로지르면서 암석을 부수고 가스를 추출해야 하는 만큼 환경적인 측면에서 반드시 문제가 있을 수밖에 없다는 우려가 크다.
‘사이언스’는 셰일가스 열풍과 가치를 전하면서 물과 공기, 기후, 지진, 생물 서식지 단편화 등에 끼칠 영향에 대한 학계의 연구 결과도 함께 실었다.
과학동아 이우상 기자, 전준범 기자