알파고는 2015년에서 2017년 사이 이세돌 9단을 포함한 정상급 바둑 기사를 연달아 이기면서 바둑 같이 추상적인 사고가 필요한 영역에서도 사람을 능가하는 인공지능(AI)이 가능하다는 사실을 보여줬습니다. 당시 엄청난 충격이었지만, 이때만 해도 AI가 구체적으로 어떤 분야에서 사람을 돕거나 대신할 수 있는지는 분명치 않았습니다. 하지만 최근 챗지티피(ChatGPT)와 같은 생성형 AI가 등장하면서 이제 AI는 21세기 산업 혁명에 비유되고 있습니다. 그전에는 사람만 할 수 있었던 글쓰기나 대화, 이미지 생성, 영상 생성, 음악 작곡 등 여러 가지 추상적 작업을 AI가 대신하거나 보조할 수 있는 시대가 됐습니다. 과학계에서도 생성형 AI에 대한 논의가 활발합니다. 초기에는 생성형 AI를 이용한 논문 생성 등의 위험성이 거론됐다면, 현재는 이를 연구에 적절히 활용하는 사례들이 늘어나고 있습니다. 예를 들어 신약 개발에서 앞으로 생성형 AI의 역할이 커질 것으로 예상됩니다. 스탠퍼드 대학의 카일 스완슨이 이끄는 스탠퍼드 의대 및 맥마스터 대학 연구팀은 항생제 같은 특정 목적의 분자를 생성하는 생성형 AI인 신스몰(SyntheMol, synthesizing molecules)을 개발했습니다. 물론 분자 자체를 무작위적으로 생성하는 것이 아니라 제조 가능한 분자식을 생성하는 AI입니다. 연구팀은 신스몰의 1차 목표로 중요한 항생제 내성균 중 하나인 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii)를 제거할 수 있는 새로운 항생제 개발을 선택했습니다. 항생제 내성은 21세기 인류를 위협하는 심각한 문제 중 하나로 매년 점점 관련 사망자가 늘어나 21세기 중반에는 매년 1000만 명이 사망할 수 있다는 암울한 예측이 나오고 있습니다. 물론 항생제 내성균을 없애기 위한 신약 개발이 활발히 이뤄지고 있기는 하나 신약을 개발하는 속도보다 항생제 내성균이 생기는 속도가 더 빨라 문제가 되고 있습니다. 만약 생성형 AI가 신약 개발 속도를 빠르게 할 수 있다면 이 분야에서 중요한 혁신이 될 수 있습니다. 연구팀은 13만 가지의 화학물질을 기반으로 신스몰을 훈련한 후 실험실에서 만들기 쉽고 실제 세균에 작용할 가능성이 높은 물질 2만5000가지의 화학식을 생성하도록 했습니다. 이렇게 많은 화학식을 생성하는 데 걸린 시간은 9시간에 불과했습니다. 인간이 직접 했다면 엄청난 시간이 필요했을 것입니다. 연구팀은 이 가운데 기존의 항생제와 완전히 다르고 아시네토박터가 쉽게 내성을 발현하기 어려운 물질 70가지를 골랐습니다. 이 가운데 58개가 실제로 제조할 수 있었는데, 최종적으로는 6개가 실제 아시네토박터 내성균을 죽일 수 있는 것으로 나타났습니다. 그리고 이 중 2개를 물에 녹인 후 쥐에 주입했을 때 심각한 부작용이 없다는 것도 확인했습니다. 물론 이렇게 만든 항생제 후보 물질이 사람에는 심한 해를 끼치지 않고 감염된 항생제 내성균만 죽일 수 있는지 검증하기 위해서는 복잡한 전임상 실험과 임상 시험이 필요합니다. 따라서 바로 새로운 항생제를 개발할 수 있는 것은 아니지만, 생성형 AI를 통해 기초 연구 시간을 크게 단축할 수 있다면 전체 약물 개발 속도를 빠르게 할 수 있습니다. 그리고 기존에 전혀 알려지지 않은 새로운 기전을 지닌 약물 개발도 쉬워질 것입니다. 연구팀은 신스몰 AI가 항생제 이외에 다른 약물을 개발할 때도 도움이 될 것으로 보고 연구를 계속하고 있습니다. 생성형 AI가 신약 연구 패러다임을 바꿀 혁신이 될 수 있을지 결과가 주목됩니다.

시원한 홍합탕에서 얼큰한 짬뽕까지 어떤 국물 요리에도 잘 어울리는 식재료가 홍합이다. 하지만 일부 과학자들은 홍합을 식재료 이상의 의미로 바라보고 있다. 거센 바닷물 속에서도 순식간에 바위에 몸을 고정하는 강력한 생체 접착제 때문이다. 인간이 만든 어떤 화학 접착제도 홍합의 생체 접착제처럼 거센 물살 속에서 순식간에 단단히 붙을 수 없다. 여기에 생체 조직에 무해하다는 점 때문에 홍합의 생체 접착제는 순식간에 출혈 부위를 막고 찢어진 조직을 봉합할 수 있는 신물질로 주목받았다. 하지만 홍합의 신비는 여기서 그치지 않는다. 스페인 바르셀로나 자율 대학(UAB)의 과학자들이 이끄는 연구팀은 홍합 분비물에 포함된 항균 물질에 주목했다. 홍합은 여러 개체가 빈틈없이 모여 군집을 이루는데, 이는 감염성 세균에게는 최적의 조건이다. 한 개체만 성공적으로 감염시키면 바로 옆에 다른 숙주가 무한정 널려 있어 기침이나 분변 같은 다른 수단 없이도 쉽게 전파될 수 있다.따라서 홍합은 끊임없이 항균 물질을 만들어 생체 접착제와 함께 분비한다. 덕분에 웬만큼 독한 세균도 홍합을 쉽게 감염시킬 수 없다. 따라서 연구팀은 홍합이 분비하는 항균 물질인 카테콜 (catechol)과 폴리페놀 유도체를 응용한 코팅 물질을 연구했다. 연구팀에 따르면 카테콜과 폴리페놀 유도체들은 끊임없이 활성 산소종(ROS)를 만들어 세균을 공격한다. 이 물질을 강력한 생체 접착제인 홍합 분비물과 함께 사용하면 섬유와 종이의 표면에 쉽게 떨어지지 않는 방수성 항균 코팅을 만들 수 있다. 연구팀은 이 항균 코팅에 실제 세균과 곰팡이를 노출해 항균 성능이 얼마나 뛰어난 지 검증했다. 그 결과 세균의 경우 3시간 이내, 곰팡이의 경우 24시간 이내 파괴되기 시작해서 최대 99%가 사라지는 것을 확인할 수 있었다. 연구팀은 이 항균 코팅이 환자 의복과 침구류, 의료진의 가운이나 수술복, 마스크 등에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 병원 안에서 일어나는 항생제 내성균 전파는 의류나 침구류 같은 천 제품에서 자주 발생하는데, 섬유 사이 공간에 세균이 들어갈 공간이 무수히 많기 때문이다. 항균 코팅은 항생제 내성균 전파를 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 물론 실제 상용화가 되기 위해선 뛰어난 항균성과 함께 인체에 무해하고 가격이 저렴하며 내구성이 뛰어나다는 것을 입증해야 한다. 홍합에서 한 수 배운 방법으로 인간의 생명을 구할 수 있을지 앞으로 후속 연구가 주목된다.

경기 성남시 분당서울대병원은 성형외과 허찬영 교수 연구팀(남선영 연구교수·숙명여대 최경민 교수)이 금속유기구조체를 활용해 항생제 없이 피부 상처를 빠르게 치유하는 원천기술을 고안하고 그 효과를 규명하는 데 성공했다고 15일 밝혔다. 최근 무분별한 항생제 사용으로 항생제에 반응하지 않는 ‘슈퍼 박테리아’의 발생 비율이 증가하며 세계적으로 문제가 되고 있다. 피부에 바르는 국소항생제(연고)나 경구용 알약, 주사 등 다양한 형태의 항생제가 오남용 문제에 직면해 있는데, 이 중 국소항생제의 경우 일반인이 쉽게 구비할 수 있어 자연히 아물 작은 상처에도 무분별하게 사용되고 있다. 연구팀은 기체, 분자 등의 저장과 분리에 주로 응용되는 금속유기구조체(MOF)를 활용, 상처 치유를 방해하는 주요 염증 매개체의 양을 조절해 항생제 없이 피부 상처를 효과적으로 치료하는 기술을 개발했다. 동물실험 결과, 연구팀은 생체 환경에서 안정적으로 적용 가능한 ‘지르코늄 금속유기구조체(Zr-MOF)’를 통해 산소 종(ROS), 질산 산화물(NO), 사이토카인을 효과적으로 제거할 수 있었고, 이를 통해 상처 치료 효능이 두 배 가량 향상됐다는 사실을 확인했다. 이번 연구는 항생제 없이 빠르고 효율적인 상처 치유가 가능한 원천기술을 고안하고 그 효용성을 입증했다는 점에서 의미가 깊다. 연구 결과를 바탕으로 인체적용 가능한 치료제 개발까지 이어진다면, 세계적으로 문제가 되고 있는 항생제 내성균 억제에도 큰 기여를 할 것으로 전망된다 허찬영 교수는 “세계적으로 문제가 되는 국소항생제 오남용을 획기적으로 줄일 수 있는 기술”이라며 “과발현 물질을 제거하는 원리기 때문에 비슷한 접근이 필요한 다른 치료에도 확장해 사용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

스위스, 벨기에, 영국, 미국 공동 연구팀은 기존 항생제에 내성을 가진 박테리아에 효과적인 새로운 형태의 항생제를 개발하고 이와 별도로 미국, 스위스 공동 연구팀도 다제내성 박테리아에 효과적인 신약후보물질을 개발했다고 밝혔다. 이들의 연구 결과는 ‘네이처’ 1월 4일자에 실렸다. ‘카바넴 저항성 아시네토박터 바우마니’(크랩·CRAB)는 세계보건기구(WHO) 1급 위험 병원균, 미국 질병통제예방센터(CDC) ‘긴급 위협 세균’으로 분류되고 있는 최악의 항생제 내성균이다. 연구팀은 ‘조수라발핀’이라는 새로운 항생물질을 발견하고 생쥐 실험으로 크랩균을 효과적으로 제거하는 것을 확인했다. 조수라발핀은 세균의 이동을 촉진하는 수송 복합체를 억제하는 동시에 염증 유발의 원인으로 꼽히는 지질 다당체(LPS)의 활동까지 차단해 세포 사멸로 이어진다는 사실을 확인했다. 연구팀은 “이번에 새로 발견된 화합물은 내성이 강한 병원균 크랩을 퇴치할 수 있는 가장 강력한 항생물질”이라며 “실제 치료에 활용할 수 있는 약물로 개발하기 위한 임상시험이 진행 중”이라고 말했다.

연못과 늪에 서식하는 수생식물인 수련은 여름철 물 위의 청초하고 아름다운 꽃을 띄운다. 밤에는 꽃을 접는 특징 때문에 잠을 자는 연꽃이라는 뜻에서 수련이라고 부르지만, 사실 연꽃과가 아닌 다른 과의 식물로 우리나라는 물론 일본, 중국, 인도, 시베리아 등 여러 나라에 분포한다. 그런데 아름다운 꽃과 달리 수련이 살고 있는 연못과 늪은 깨끗한 환경이 아니다. 사실 습지에는 식물의 영양분을 노라는 수많은 세균과 곰팡이가 살고 있다. 따라서 과학자들은 수련 같은 수생식물의 생태를 연구하고 있다. 여기에 세균과 곰팡이 감염을 치료할 신약이 숨어 있을 수 있기 때문이다. 오클라호마 대학 연구팀은 수련 자체보다 공생 미생물과 곰팡이에 집중했다. 식물이 병원성 미생물을 막는 방법의 하나가 공생 미생물이기 때문이다. 이들은 숙주와 공생 관계로 일방적으로 영양분을 갈취하려는 병원성 미생물을 죽이는 물질을 내놓는다. 연구팀은 수련과 공생하는 '엔도파이트'(endophytes) 곰팡이에서 '퍼스파신'(persephacin)이라는 새로운 항진균제 후보 물질을 발견했다. 실험실 연구에서 퍼스파신은 곰팡이를 효과적으로 없애는 반면 인간 세포에는 아무런 영향을 주지 않았다. 현재 사용되는 항진균제 중 부작용이 심한 약물이 많다는 점을 생각하면 주목할만한 연구 결과다. 슈퍼 박테리아 같은 항생제 내성균 때문에 상대적으로 관심을 받지 못하고 있지만, 사실 매년 미국에서 치명적인 곰팡이 감염으로 사망하는 환자는 매년 8000명에 달하는 것으로 추산된다. 물론 건강한 사람에서 심각한 곰팡이 감염이 생기는 경우는 드물지만, 면역력이 떨어진 만성 기저 질환이나 장기 이식, 기타 면역 저하자에게는 심각한 감염이 생길 수 있다. 하지만 곰팡이 역시 기존의 항진균제에 대한 내성을 키워 나가고 있어 점차 문제가 심각해지고 있다. 그런 만큼 안전하고 효과적인 항진균제를 찾기 위한 노력이 시급하다. 물 위에 핀 한 송이 아름다운 수련에서 그 해답을 찾을 수 있을지 앞으로 후속 연구가 주목된다.  

코로나19 대유행이 끝나고 엔데믹 시대로 전환되었다고 해도 전염병의 위협은 여전하다. 특히 과학자들이 걱정하는 문제는 점점 심해지는 항생제 내성이다. 항생제는 20세기 인류를 구원한 획기적인 발명품으로 세균 감염으로 사망할 수밖에 없는 환자들을 셀 수 없이 구했다. 하지만 많은 세균이 진화를 통해 항생제에 대한 내성을 지니게 되자 내성균에도 듣는 항생제를 만들려는 인간과 이 항생제에도 내성을 지닌 세균과 끊임없는 경쟁이 시작됐다. 이 경쟁에서 인간이 여유 있게 앞서 나갈 수 있다면 좋겠지만, 불행히 새로운 항생제 개발보다 항생제 내성 진화 속도가 더 빠르다는 것이 문제다. 따라서 과학자들은 항생제 내성균을 억제하기 위해 여러 가지 방법을 동원하고 있다. 그중 하나는 새로운 항생제를 만드는 것이 아니라 항생제 내성 기전을 차단해 기존의 항생제를 다시 효과적으로 만드는 것이다. 오클라호마 대학 헬렌 즈구르스카야가 이끄는 연구팀은 병원성 대장균에서 항생제 내성 발현에 중요한 역할을 하는 펌프의 구조에 주목했다. AcrAB-ToIC 단백질은 세균의 세포막에 있으면서 항생제 같은 약물을 세균 외부로 배출하는 역할을 담당한다. 세균 입자에서는 몸에 들어온 독성 물질을 빼내는 고마운 존재이지만, 항생제로 환자를 치료해야 하는 의료진에게는 골치 아픈 문제다. 연구팀은 이 펌프의 작동을 지시하는 단백질인 AcrA의 구조를 면밀히 분석해 기능을 차단할 수 있는 방법을 연구했다. 연구팀은 분석 결과 AcrA 단백질의 특정 부위가 움직이는 것을 막으면 전체의 기능이 정지된다는 사실을 확인했다. 그리고 일종의 분자 쐐기를 이용해 신호의 전달을 차단했다. 그 결과 전체 펌프의 기능이 차단된다는 사실을 확인했다. 항생제 내성을 극복할 새로운 돌파구를 찾은 셈이다. 연구팀은 대장균 외에도 비슷한 항생제 내성 기전을 지닌 내성균에 이 분자 쐐기를 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 다만 실제 환자에서 큰 부작용 없이 항생제의 효과를 되찾을 수 있을지 검증하기 위해서는 앞으로 많은 연구가 필요하다. 그리고 항생제 내성 기전은 이것 한 가지가 아니기 때문에 모든 내성균을 정복할 수 있는 방법이 아니라는 점도 생각해야 한다.　 하지만 문제의 심각성을 생각하면 가능한 모든 방법을 찾기 위한 연구는 꼭 필요하다. 항생제 내성균이 지금처럼 확산하면 수십 년 후 미래에는 쓸만한 항생제가 별로 없는 최악의 상황에 직면할지도 모른다. 이런 미래를 막기 위한 연구가 지금 시급한 이유다.  

바이러스는 인류를 괴롭히는 중요한 병원체 중 하나다. 코로나19나 인플루엔자, HIV 등 인간에게 감염되어 사망까지 이르게 하는 바이러스의 종류는 이미 여럿인데 점점 그 명단이 길어지고 있는 상황이다. 하지만 바이러스가 사람 세포에만 감염되는 것은 아니다. 박테리아에 감염되어 글자 그대로 세균을 내부에서부터 먹어 치우는 바이러스인 박테리오파지도 존재한다.  과학자들은 오래전부터 박테리오파지를 의학적으로 활용하기 위해 연구해 왔다. 사람 세포는 건드리지 않고 세균만 파괴하기 때문이다. 따라서 박테리오파지를 감염균 퇴치에 활용하고자 하는 연구가 오래전 진행되었으나 20세기 중반 이후 항생제의 급격한 발달로 한동안 잊히게 된다.  과학자들이 박테리오파지에 다시 관심을 보인 것은 항생제 내성균의 급격한 확산과 관련이 깊다. 항생제를 이겨낼 수 있는 슈퍼 박테리아도 박테리오파지 앞에서는 속수무책으로 감염될 수밖에 없기 때문이다.  그러나 인체에 새로운 바이러스를 주입할 경우 여기에 대해서도 면역 반응이 생길 수 있다. 세균에만 감염되는 바이러스라도 인체 면역 시스템에 인식되면 중화 항체가 형성되어 시간이 지나면 무력화되는 것이다. 이 경우 인체의 면역 시스템만 낭비하는 꼴이 될 수 있다.  스위스 취리히 연방 공대와 발그리스트 대학 병원의 과학자들은 새로운 접근법을 시도했다. 연구팀은 요로 감염의 주요 원인균인 대장균, 크렙시엘라균, 장내구균을 빠르게 진단할 수 있는 바이러스를 개발했다.  요로 감염은 전 세계적으로 가장 흔한 세균 감염병 중 하나로 심한 경우 생명이 위험해질 수 있다. 세균 배양 및 동정에는 수일이 걸리기 때문에 의사들은 결과가 나오기 전에 경험적으로 항생제를 투여한다.  연구팀은 이 세균들을 감염시키는 각각의 박테리오파지에 생물발광 물질을 생산하는 유전자를 삽입해 206명의 요로 감염 환자의 소변에 주입했다. 그 결과 매우 높은 정확도로 5시간 이내에 세균의 종류를 확인할 수 있는 것으로 나타났다. 기존의 세균 배양 검사보다 훨씬 빠르게 세균을 파악하고 적절한 항생제를 사용할 수 있는 길이 열린 셈이다.  연구팀은 추가로 박테리오파지에 박테리오신이라는 세균 독소를 생산하는 유전자를 주입하고 세균 안에서 더 빠르게 증식하도록 유전자를 손봐 항생제 대신 사용할 수 있는 연구도 진행했다. 다만 실제 인간에서 임상 시험을 거쳐서 효과와 안전성을 입증하는 데 상당한 시일이 걸릴 뿐 아니라 앞서 말한 면역 반응 문제로 인해 효과가 제한될 수 있다는 점이 약점이다.  반면 진단 목적으로 사용하는 경우 정확도와 가격만 입증할 수 있다면 바이러스를 사람에게 주입하는 방식이 아니기 때문에 더 빠른 속도로 상용화가 가능할 것으로 예상된다. 어느 쪽이든 성공한다면 바이러스를 이용해 사람의 생명을 살릴 수 있는 만큼 바이러스의 새로운 변신이라고 해도 과언이 아니다. 앞으로 후속 연구 결과가 주목된다. 

고추 등 식물 탄저병 방제에 효과가 있는 ‘담수 세균’이 국내에서 확인됐다. 9일 환경부 국립낙동강생물자원관에 따르면 지난 2020년 5월 경북 포항의 저수지(마장지) 토양에서 발견해 분리한 브레비바실러스 할로톨러런스 ‘FBCC-B4359’ 균주에 탄저균 발병률을 낮추는 효능이 있는 것으로 나타났다. 그동안 생물농약으로 이용되지 않았던 박테리아계 담수 세균이 탄저병 방제에 효과적이라는 연구결과가 처음으로 확인됐다. 실험 결과 FBCC-B4359로 처리한 고추 열매는 탄저병 발병률이 37.0%로 균주 처리를 하지 않은 대조군의 탄저병 발병률(94.0%)보다 현저히 낮았다. 특히 스트로빌루린계 살충제에 내성을 지닌 탄저균도 억제하는 것으로 나타났다. 고추 노지재배 포장시험에서 약제 처리와 무처리 개체 발병률(64.0%)이 차이가 없었지만 FBCC-B4359 방제시 발병률이 41.2%로 낮아졌다. 토양까지 처리했을 때 발병률은 27.8%로 방제 효과가 더 컸다. 연구진은 연구 결과에 대한 특허 출원 및 미생물농약 개발을 위한 후속 연구를 진행할 계획이다. 정남일 낙동강생물자원관 미생물연구실장은 “기후변화로 식물병이 증가하나 화학농약에 대한 내성균 출현으로 방제에 어려움이 있었다”며 “농업분야 방제 소재로 담수 세균의 활용이 기대된다”고 말했다.

코로나19는 백신이나 치료제가 없는 신종 전염병이 얼마나 파괴적일 수 있는지 우리에게 보여준 사건이었습니다. 사실 보건 위생 수준이 지금처럼 높아지고 항생제와 백신이 나오기 전까지는 세균 감염도 코로나19 이상으로 무서운 전염성 질병이었습니다.  최근 확산되고 있는 항생제 내성균은 그래서 큰 문제가 되고 있습니다. 세균 감염에 취약한 만성 질환자나 고령 인구가 계속 증가하고 있는데, 항생제가 잘 듣지 않는 세균이 자꾸 늘어나 이로 인한 사망자가 갈수록 늘어나는 것입니다.  이미 2019년에 항생제 내성균 관련 사망자는 127만 명에 달했습니다. 하지만 특별한 반전이 없는 한 이 숫자는 당분간 계속 늘어날 것으로 예상됩니다.  항생제 내성을 막기 위한 가장 중요한 방법은 항생제 남용을 막는 것입니다. 처음부터 마지막 단계 항생제를 사용하게 되면 세균이 자꾸 항생제에 노출되어 내성을 획득할 기회가 늘어납니다. 따라서 처음에는 일차 항생제를 먼저 사용하면서 세균을 배양해 항생제 감수성 테스트를 합니다.  하지만 세균 배양 및 동정, 항생제 감수성 검사에는 수일이 걸릴 수도 있습니다. 중환자인 경우 생사가 갈릴 수 있는 시간입니다. 의료진으로서는 그때까지 기다리기보다 항생제를 교체하고 싶은 생각이 드는 게 사실입니다. 그러나 항생제 감수성을 모르는 상태에서 마지막 단계 항생제를 처방하는 것은 효과도 장담할 수 없고 항생제 내성만 키울 수 있습니다.  스위스 로잔 연방 공과 대학(EPFL)의 산도르 카사스 박사와 벨기에 브뤼셀 자유 대학의 로니 윌라어트 교수가 이끄는 연구팀은 인터넷 검색이나 게임만 하기엔 넘치는 성능을 지닌 최신 스마트폰과 특수 현미경을 이용해 이 문제를 극복할 수 있는 방법을 찾아 냈습니다.  연구팀이 주목한 부분은 항생제에 노출된 세균의 미세한 움직입니다. 한 자리에 가만히 있는 것 같은 세균도 사실 주변에서 물질을 교환하고 더 살기 좋은 곳으로 이동하게 위해 끊임없이 움직입니다. 만약 이 움직임이 없다면 세균이 심한 스트레스를 받거나 죽기 직전, 혹은 이미 죽은 상황일 수도 있습니다. 연구팀은 저렴한 현미경에 스마트폰 카메라를 연결하고 앱을 설치해 이런 미세 움직임을 감지하는 광학 나노모션 감지 (optical nanomotion detection, ONMD) 기술을 개발했습니다. 기존의 항생제 내성 확인 방법은 항생제를 주고 세균이 증식할 수 있는지 검증하는 방식이라 아무리 빨라도 24시간이 걸렸고 결핵균처럼 증식 속도가 느린 세균의 경우 한 달이 필요한 경우도 있습니다.  연구팀에 따르면 스마트폰을 이용한 광학 나노모션 감지 방법은 2-4시간 정도면 해당 항생제에 대한 내성 정보를 확인할 수 있어 효과가 없는 항생제를 쓰면서 기다리거나 혹은 처음부터 마지막 단계에 가까운 항생제를 남용하는 일을 막을 수 있습니다. 더구나 스마트폰이나 현미경 모두 고가의 의료 장비가 아니고 이미 널리 쓰이는 기기이기 때문에 병원에서 쉽고 저렴하게 도입할 수 있습니다.  물론 이 주장이 현실이 되기 위해서는 진단 정확도가 매우 높아야 합니다. 환자의 생명이 달린 문제이기 때문에 구하기 쉽고 비용이 저렴한 것만으로 도입하기는 어렵습니다. 앞으로 임상 시험을 통해 실제 임상에서 진단 정확도와 효과를 입증할 수 있을지 주목됩니다. 

우리는 거친 세상을 살아가기 위해 서로 돕고 살아간다. 동물이나 식물도 예외는 아니라서 같은 종끼리 뭉쳐 다니거나 혹은 전혀 다른 종끼리 공생 관계를 이루며 살아간다. 우리 눈에 보이지 않는 작은 세균도 마찬가지다. 거친 외부 환경을 이겨내기 위해 세균들은 서로 뭉쳐 생물막을 형성한다. 그리고 의외의 사실이지만, 서로의 부족함도 채워준다. 세균은 하나가 두 개가 되는 분열법을 통해서 번식하는 데, 중간에 DNA 복제가 잘못되면 그 세포의 후손들은 모두 잘못된 DNA 복사본을 물려받게 된다. 이런 일이 누적되면 결국 모든 세균이 손상된 DNA를 지니게 된다. 이 문제를 극복하기 위해 세균들은 서로 DNA를 주고받는다. 문제는 이 과정에서 손상된 DNA 이외에 항생제 내성 유전자 같은 생존에 필요한 다른 유전자도 공급받는다는 것이다. 항생제 내성 문제는 이미 심각한 수준이지만, 갈수록 더 심각해지고 있다. 인간이 항생제를 개발하는 속도보다 세균이 내성을 키우는 속도가 빨라지고 있는 데다 앞서 말한 것처럼 세균들이 서로 상부상조를 하면서 항생제 내성을 공유하고 있기 때문이다. 따라서 과학자들은 항생제 내성 유전자 공유 과정을 연구해 이를 막기 위해 노력하고 있다. 영국 임페리얼 칼리지 런던 요나츠 파트코우스키가 이끄는 연구팀은 흔한 장내 미생물인 대장균의 항생제 내성 유전자 전달 과정을 연구했다. 대부분의 대장균은 무해하지만, 일부 병원성 균주의 경우 심각한 질병의 원인이 된다. 더구나 최근에는 병원성 대장균 역시 여러 항생제에 대한 내성을 지니고 있다. 대장균이 항생제 내성 유전자를 서로 주고받기 때문이다. 연구팀은 항생제 내성균 교환이 어떤 환경에서 잘 일어나는지 조사했다. 기본적으로 항생제 내성 유전자를 포함한 세균의 유전자 교환은 몸통에서 나온 가느다란 실 같은 선모(pilus, 복수형 pili)에 의해 일어난다. 선모가 서로 붙어 통로가 만들어지면 여기로 한 가닥의 DNA가 전달된 후 복사되는 방식이다. 과학자들은 이 과정이 열이나 물리적 충격에 약하다고 생각해 왔다. 하지만 연구팀은 접합 선모(F-pili)가 열에 매우 강해 섭씨 100도의 고온에서도 버틸 수 있을 뿐 아니라 생각과는 반대로 물리적 충격에 강하다는 사실을 발견했다. 더 나아가 장의 움직임에 의한 혼합이 일어나면 선모가 서로 쉽게 얽혀 유전자 교환이 더 잘 일어난다는 사실도 밝혀냈다. 예상과는 달리 활발한 장 움직임이 오히려 항생제 내성 발현에 도움을 주는 셈이다. 연구팀은 세균보다 훨씬 가느다란 선모가 의외로 튼튼한 이유가 인지질(phospholipid) 성분 때문이라고 보고 이를 제거한 후 다시 실험을 진행했다. 그 결과 선모는 물리적 충격과 열에 힘없이 부서졌다. 세균이 인지질을 합성하는 과정을 방해하면 항생제 내성균 교환을 억제할 수 있음을 시사하는 결과다. 물론 이 연구는 항생제 내성 유전자에 대한 기초 연구로 사실 이것만으로는 항생제 내성균 확산을 방지할 수 없다. 하지만 적을 알고 나를 알아야 백전백승이라는 이야기처럼 인류가 항생제 내성과의 전쟁에서 이기기 위해서는 항생제 내성의 발현 기전과 확산 방식에 대해서 알아야 한다. 그런 의미에서 이번 연구는 상당한 의의가 있다. 

미국에서 특정 제약사의 인공 눈물을 사용했다가 시력을 잃거나 사망하는 사례가 잇따르고 있다. 미국 식품의약국(FDA)은 문제의 인공눈물이 항생제 내성균에 오염됐을 가능성이 있다며 지난달 제품을 회수하고 사용 중단을 통보한 상태다. 21일(현지시간) 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 14일 현재까지 16개 주에서 카바페넴 내성 녹농균(VIM-GES-CRPA) 감염 사례 68건이 확인됐다. 감염자 중 3명은 사망했다. 지난달 대비 사망자 2명이 늘었다. CDC는 감염자 중 8명은 시력을 잃었고 4명은 안구를 적출해야 했다고 CDC는 밝혔다. 감염자들은 모두 인도 제약사 ‘글로벌 파마 헬스케어’의 ‘에즈리케어’ 등 인공눈물이나 점안액 3종을 사용한 것으로 파악됐다. CDC는 앞서 지난달 문제의 제품에서 녹농균이 검출된 사실을 발표한 바 있다. 현재는 오염이 제조과정에서 발생했는지 확인하기 위해 새 제품을 분석하는 중이다.녹농균은 토양, 물, 생활 공간 어디에나 존재하는 강한 병원성 균이다. 감염되면 녹색 고름이 난다고 해서 녹농균이라는 이름이 붙었다. 오염된 물 등을 통해 감염되며 감염된 부위에 따라 간단한 피부질환부터 생명을 위협하는 패혈증까지 다양한 질병을 일으킬 수 있다. 녹농균은 통상 항생제를 투여해 치료하지만, 이번 사례와 같이 항생제에 내성을 가진 녹농균은 치료가 매우 어렵다. 미국 CBS 방송은 감염 확산 사실을 전하면서 이번에 검출된 카바페냄 내성 녹농균 균주가 미국에서 한 번도 발견된 적이 없고 항생제 10여종에 대해 내성까지 갖춰 치료가 극도로 어려운 상황이라고 보도했다. 감염 사례가 계속 늘어나는 상황에서 CBS는 미 캘리포니아 대학 연구진이 이번 녹농균에 감염된 사람을 치료할 수 있는 박테리오파지를 발견했다고 보도했다. 박테리오파지는 세균을 숙주로 삼는 바이러스로,기존 항생제로 치료되지 않는 세균에 대한 감염과 증식을 억제해 ‘세균 킬러’로도 불린다. 다만 아직 이 방법으로 치료받은 환자는 없으며 이 치료법을 시행하기 위해서는 여러 절차를 거쳐야 한다고 CBS는 전했다.

코로나19는 인류에게 신종 감염병의 위험성을 여과 없이 보여줬다. 하지만 새로운 전염병만 위험한 건 아니다. 항생제 내성균의 확산으로 오래전 인류를 괴롭혔던 세균들이 다시 위험해지고 있다. 항생제로 이 세균들을 통제할 수 없다면 현재는 쉽게 치료할 수 있는 질병도 미래에는 통제 불가능한 상태기 될 것이다. 물론 과학자들은 최악의 상황이 현실이 되기 전에 항생제 내성 문제를 해결하기 위해 많은 연구를 진행하고 있다. 수많은 연구자와 제약회사들이 새로운 항생제를 개발하는 것은 물론 기존의 항생제와 다른 방식으로 내성균을 파괴하거나 억제하는 방법을 연구하고 있다. 국립 싱가포르 대학의 과학자들은 일반적인 항생제와 달리 세균 내부가 아니라 밖에서 물리적으로 세균을 억제하는 방법을 개발했다. 현재 사용하는 항생제 대부분은 세균 물질 대사에 꼭 필요한 물질이나 유전자 복제 과정을 방해하는 방식이다. 따라서 내성균은 항생제가 공격하는 효소나 대사 과정을 우회하거나 세균 안으로 항생제가 들어오는 과정을 차단해 약물 내성을 획득한다. 연구팀이 개발한 나노미터 크기 그물인 나노넷(nanonet)은 세균 안으로 들어가는 대신 단순히 껍데기와 결합하는 방식으로 세균을 방해한다. 이 펩타이드 나노넷은 아미노산 15~16개 정도의 작은 분자로 세균 표면에 결합할 뿐 아니라 자신들끼리 붙어 긴 줄을 만든다. 그리고 궁극적으로 세균과 함께 엉켜 덩어리를 형성한다. 연구팀은 항생제 내성균에 쓸 수 항생제 최후의 항생제인 중 하나인 콜리스틴(colistin)에 대한 내성을 지닌 슈퍼 박테리아에 항균 펩타이드 나노넷을 사용했다. 연구 결과 내성균들은 실타래처럼 얽힌 펩타이드 나노넷에 묶여 꼼짝하지 못하는 신세가 됐다. 이렇게 움직이지 못하는 상태에서는 증식을 위해 분열할 수도 없고 새로운 먹이를 찾아 이동할 수도 없다. 덫에 갇힌 내성균은 항생제와 면역 시스템의 공격에 매우 취약한 상태가 되어 결국 파괴된다. 연구팀은 쥐를 이용한 동물 모델에서 펩타이드 나노넷이 큰 부작용 없이 내성균을 억제한다는 사실을 확인했다. 물론 펩타이드 나노넷이 인체에서 큰 부작용 없이 내성균을 묶을 수 있을지는 판단하기 이르다. 이 부분은 앞으로 전임상 단계 실험과 임상 시험을 통해서 입증해야 한다. 다만 인류를 서서히 압박해오는 항생제 내성균 문제를 해결하기 위해서는 새로운 항생제를 개발하려는 노력 못지않게 누구도 생각하지 못했던 창의적 해법 역시 시도되어야 한다. 펩타이드 나노넷 방식이 임상까지 가지 못하고 실패하더라도 새로운 시도가 멈춰서는 안 될 것이다. 

경기도는 지난 1월 항생제 내성균의 일종인 카바페넴내성장내세균속균종(CRE) 감염증 신고 건수가 749건으로 전년 동기 453건 대비 64.9% 급증했다고 28일 밝혔다. 카바페넴내성장내세균속균종(CRE)은 카바페넴계열 항생제에 내성을 가지고 있는 장내세균 속 균종을 말한다. 도에 따르면 도내 CRE 신고는 2020년 3318건, 2021년 4529건, 2022년 7026건으로 매년 크게 늘어나고 있다. 올해들어서도 749건이 신고돼 전년(7026건)의 10%를 넘어섰다. 10명 이상 집단발생도 2020년 11건, 2021년 38건, 2022년 55건으로 크게 늘고 있다. 올 1월 신고된 749건 중 만 65세 이상 고령인구가 차지하는 비율이 82%(616건)로 고령층 관리에 대한 주의가 특히 요구된다. CRE 감염증은 의료관련 감염병 또는 병원체 보유자와 직·간접적으로 접촉하거나 오염된 기구·물품 및 환경을 통해 전파된다. 특히 인공호흡장치,중심정맥관,도뇨관을 사용하고 있거나 외과적 상처가 있는 중환자는 감염위험이 높아 철저한 감염관리가 중요하다. 경기도는 의료관련 감염병 예방관리 강화를 위해 표본감시체계 참여 의료기관을 지난해 55개소에서 올해 87개소로 확대해 항생제 내성균 4종 감시자료를 수집하고,감염관리에 취약한 중소·요양병원을 대상으로 컨설팅 등 감염관리 역량강화 사업을 추진한다. 또 감염관리 전담조직이 설치된 상급병원·종합병원·공공의료기관을 중심으로 감염전문가 네트워크도 구축하고,지역 내 의료기관 감염관리 역량을 위한 교육과 자문활동을 집중 실시할 예정이다. 도 관계자는 “의료관련 감염병 예방과 확산방지를 위해 모니터링 및 신속한 신고를 통한 균주 확인, 격리 및 접촉자 검사 등 의료기관의 적극적인 감염관리가 필수”라며 “지자체,의료기관과 협조해 의료관련 감염병 관리체계를 강화해 나가겠다”고 말했다.

코로나19에 이어 항생제 내성균인 ‘슈퍼 박테리아’가 급증해 의료계를 긴장 시키고 있다. 최근 서울의 한 병원에서 입원치료를 받은 뒤 슈퍼 박테리아에 감염된 환자가 발생해 방역당국 전파 경로를 확인하고 있는 가운데, 슈퍼 박테리아 감염자가 5년 동안 5배 이상 증가한 것으로 확인됐다. 슈퍼 박테리아는 항생제가 통하지 않는 내성을 가진 세균으로, 코로나19 이후 과도한 항생제 처방으로 감염자가 늘었다는 분석이 나온다. 외부에서 온 사람을 배척할 때 흔히 ‘텃세 부린다’라는 표현을 사용한다. 그런데 이는 사람에게만 해당되는 표현이 아니다. 텃세 부리기는 박테리아 세계에서도 예외가 아니다. 한곳에 정착한 박테리아들은 외부에서 다른 박테리아가 침투하는 것을 막기 위해 생물막 같은 물리적 장벽을 치거나 혹은 다른 박테리아를 파괴하는 독성 물질을 분비한다. 여러 항생제에 내성을 지녀 극히 치료가 어려운 황색포도상구균 역시 항생제와 외부 침입자를 막을 수 있는 수단으로 생물막을 이용한다. 이 세균은 몸에 삽입하는 관인 카테터 표면에서 생물막을 형성해 중증 환자의 상태를 더 악화시킨다. 23일 질병관리청에 따르면 A씨는 지난달 말 고혈압 치료를 위해 서울의 한 병원에 입원했다. 그는 퇴원한 뒤 카바페넴내성장내세균속균종(CRE) 감염증 진단을 받았다. 항생제 내성균은 카바페넴계열 항생제에 내성을 있는 장내 세균속균종으로, 주로 중증 환자가 많은 종합병원과 요양병원 내 직·간접 접촉으로 발생한다. 오염 기구나 물품 등을 통해서도 전파되는 만큼 의료기관 환경 위생 관리가 중요하다. 감염되면 요로나 혈류 등 다른 부위로 유입돼 요로감염, 혈류감염, 상처감염 및 폐렴을 일으킬 수 있다. 2017년 서울의 한 요양병원에서 CRE 감염증 진단을 받은 환자 15명 가운데 8명이 숨졌을 정도로 치명률도 높다. 현재 치료제가 없어 빠른 격리와 예방이 최선이다. 방역당국은 이를 ‘2급 법정감염병’으로 지정해 환자를 격리하고 있다. A씨는 해당 병원 병실에서 시알이 감염환자가 발생했다는 이유로 ‘병원 내 감염’을 주장하고 있다. 반면 병원 쪽은 최초 감염 환자를 곧장 1인실로 격리했다는 입장이다.최근 질병청 자료를 보면, CRE 감염 환자 수는 집계를 시작한 2017년 5717명에서 2020년 1만8113명까지 증가했다. 요즘은 증가세가 더욱 빨라져 2021년 2만3311명, 지난해 3만534명까지 늘었다. “코로나19 상황에서 항생제 처방 늘었기 때문” 분석도 슈퍼 박테리아는 항생제를 오남용할 때 발생 가능성이 커진다고 알려져 있다. 코로나19 상황에서 환자의 2차 세균 감염을 막기 위해 항생제 처방을 늘린 것이 영향을 줬다는 분석이다. 대전보건환경연구원은 코로나19 대유행으로 손 씻기, 마스크 착용 등 개인위생이 개선돼 대부분 감염병 발생·의심 신고가 감소하는 데 반해 유독 항생제 내성균만 증가세를 보였다고 설명했다. 항생제는 병원균 감염을 치료하는 데 사용되지만, 지속해서 오남용하면 다양한 내성균이 만들어져 공중보건에 큰 위협이 된다. 연구원 측은 “항생제 내성균 감염은 주로 환자 및 병원체 보유자와 직·간접 접촉을 통해 전파되기 때문에 병원 내에서 감염 관리 원칙을 철저히 준수해야 한다”며 “항생제 내성 예방을 위해 의사가 처방했을 때만 항생제를 사용하고, 환자는 항생제 사용 방법과 기간을 철저히 지켜야 한다”고 말했다. 강남세브란스병원 한상훈 교수(감염내과) 등은 코로나19 이후 항생제 내성균이 증가한 사실을 밝힌 뒤 “항생제 사용량을 감소시키기 위한 의료진의 체계적인 노력이 필요하다”고 강조했다.

수백명 쓰는 내시경 과연 깨끗할까?바이러스·세균 원천 차단하는 ‘9단계 세척’숨가쁜 그 현장…모든 단계는 ‘이유’가 있다 위·대장 내시경 검사를 할 때마다 ‘감염’ 걱정하는 분들이 있습니다. 수많은 검사가 이뤄지는 내시경을 과연 제대로 세척할까. 직접 내시경을 들여다 보는 것도 아니어서 불안한 마음이 들지만 어쩔 수 없이 받는다고 토로합니다. 심지어 대충 물이나 소독액에 담근 다음 닦아서 바로 사용한다고 생각하는 분도 있습니다. 그러나, 내시경 세척을 기준 없이 중구난방으로 할 것 같지만 분명한 원칙이 있습니다. 학계가 정한 지침을 준수해야 하는데, 그 단계가 무려 ‘9단계’나 됩니다. 검사를 마친 직후부터 시작되는 숨가쁘고 복잡한 그 세척 과정을 들여다봤습니다.●검사 종료와 동시에 세척 시작…1단계도 간단치 않다 18일 대한소화내시경학회 내시경 세척·소독 지침과 대한소화기내시경간호학회의 ‘올바른 내시경 세척·소독 관리’ 보고서에 따르면 내시경 세척은 전세척→기기이송→누수점검→세척→헹굼→소독→헹굼→건조→보관 등의 매우 복잡한 단계를 거칩니다. 전세척, 세척, 소독, 헹굼, 건조, 보관 등 세척 과정만 본다면 6단계이지만 전체 관리 과정을 모두 포함시키면 9단계입니다. 의료진은 내시경 검사가 끝나도 바쁘게 움직여야 합니다. 본격적인 세척에 앞서 1단계 ‘전세척’을 해야 하기 때문입니다. 이 1단계조차 그리 간단하지 않습니다.내시경 검사가 끝나면 의료진은 가능한 빨리 침상 옆에서 세정액 또는 멸균 증류수를 묻힌 1회용 천이나 거즈로 내시경 표면의 이물질을 닦습니다. 이어 내시경 앞쪽 끝을 세정액에 담그고 15초 정도 빨아들인 뒤 공기를 빨아들이는 작업을 반복해 내시경 내부의 오염물질을 제거합니다. 내시경 내부 관에 달라붙은 체액과 혈액이 굳으면 정교한 소독작업으로도 떼어내기 힘들기 때문에 재빨리 구멍을 통해 물을 흘려보내는 작업도 합니다. 만약 이 작업이 제대로 이뤄지지 않으면 ‘균막’이 형성돼 소독이 제대로 이뤄지지 않습니다. 이후 공기를 빨아들이는 것으로 1단계 작업이 끝납니다.2단계는 세척실로 보내는 ‘이송’입니다. 환경오염이나 사람 손을 타 교차감염이 발생하는 걸 막아야 합니다. 따라서 규격화된 이송 전용 용기에 넣고, 세척실과의 거리가 멀면 뚜껑이나 방수포를 덮어 가져갑니다. 세척실은 반드시 검사실과 분리돼 있어야 합니다. 3단계로 ‘누수점검’이 이뤄집니다. 흡인 밸브, 송기·송수 밸브와 겸자(조직을 잡거나 누르는 장치)공 고무마개 등 분리할 수 있는 모든 부품을 분리한 뒤 ‘누수점검기’에 연결해 누수가 되는지 확인하고 문제가 있으면 수리를 의뢰합니다. 내시경 전체를 물이 담긴 용기에 넣고 30초간 관찰한 다음 연속적으로 기포가 나오는지 확인해야 합니다. 문제가 있는 제품을 그대로 세척하면 손상 부위가 더 커지기 때문에 1회 사용 때마다 점검해야 합니다.●마실 수 있는 물로 ‘헹굼’…‘물기 제거’ 왜 중요할까 숨가쁜 작업이 이어지다 4단계에 이르러 드디어 ‘세척’에 들어갑니다. 내시경을 물과 혼합한 세정제에 담그고 겉부분을 닦습니다. 이후 가장 중요한 튜브 내부와 이어지는 3개의 구멍에서 솔질이 이뤄지는데, 솔을 끝까지 꼼꼼하게 밀어넣어 닦습니다. 내부로 흘려보내는 세척액은 세척작업을 할 때마다 새 것을 사용해야 합니다. 솔로 닦기 어려운 부분은 세척액에 넣은 다음 ‘초음파 세척기’로 추가 세척합니다.5단계로 깨끗한 물로 세척액이 닿은 부위를 모두 씻어내는 ‘헹굼’ 작업이 이뤄집니다. 여기서 수질이 매우 중요한데, ‘마실 수 있을 정도의 물’을 써야 한다고 합니다. 6단계는 ‘소독’입니다. 세척이 끝나면 겉면은 마른 천으로 닦고, 내부는 공기를 강하게 불어넣어 물기를 없앱니다. 만약 물기를 제대로 제거하지 않으면 소독액이 희석돼 내부의 미생물을 제대로 제거할 수 없습니다. 물기를 꼼꼼하게 제거한 뒤 각종 밸브와 세척솔을 소독액에 담그고, 내시경 튜브 내부로 소독액을 주입하는 작업을 합니다. 이 때도 긴장감을 늦출 수 없습니다. 안에 기포가 생기지 않도록 하고 모든 부위에 소독액이 들어차야 하기 때문입니다. 최근에는 ‘자동 세척소독기’도 많이 활용되고 있어 세척 작업자가 소독약에 노출될 위험을 줄일 수 있게 됐습니다. 다만 자동 세척소독기를 사용할 때도 반드시 오염물질이 붙어있는 구석 부위는 직접 솔로 세척해야 합니다.7단계로 다시 ‘헹굼’ 작업이 진행됩니다. 고농도 소독액은 인체에 해로울 수 있고 내시경 부식을 일으키기 때문에 세척과정 뒤 진행하는 헹굼과 똑같이 꼼꼼히 모든 부분을 씻어냅니다. 8단계는 ‘건조’입니다. 우선 내시경 외부를 깨끗한 천으로 닦고 내부는 알코올을 통과시키는 작업도 진행합니다. 미생물 증식을 막기 위해선 ‘에어건’ 등을 활용해 빠른 속도로 건조 작업을 해야 합니다. 9단계가 마지막 ‘보관’입니다. 내시경 전용 보관장에 수직으로 걸어놓는데, 보관장은 닫힌 상태로 두되 적절한 환기가 되도록 해야 합니다. 보관장은 오염을 방지하기 위해 매일 환경소독제로 닦아줍니다. 내시경 입구 부위를 면봉으로 닦아 미생물 배양검사를 하는 등 엄격한 감염관리를 하는 의료기관도 있습니다. ●세척지침 10년 동안 4차례 개정…관리 강화 왜? 대한소화기내시경학회 등 관련 학계는 복잡한 과정으로 이뤄진 내시경 세척·소독지침을 2011년부터 2020년까지 4차례 개정하고 정부 고시로 지정해 관리를 계속 강화하고 있습니다. 보건복지부는 2017년 내시경 세척·소독 과정을 건강보험 수가로 보상해 의료기관의 관리 강화를 유도해왔습니다. 이런 지원책까지 동원된 건 동네의원 같은 소규모 의료기관에서 내시경 관리가 제대로 이뤄지지 않는다는 지적이 계속 이어졌기 때문입니다. 실제로 2016년 국민건강보험공단이 의원급 의료기관 3288곳을 조사해봤더니 54곳은 위내시경, 34곳은 대장내시경 세척·소독을 지침대로 하지 않고 부실하게 진행한 것으로 드러나기도 했습니다. 미국에서도 2015년 로스앤젤레스의 한 대학병원에서 담관 질환에 쓰는 ‘십이지장경’을 사용하다 항생제 내성균에 감염돼 환자 2명이 사망하는 사건이 발생했습니다. 2016년 C형 간염 집단감염 사태 이후 병원 내 감염에 대한 국민들의 경각심이 크게 높아졌습니다. 위내시경 검사만 한해 1000만건이 넘게 이뤄지고 있어 철저한 감염 관리는 필수적이라 할 수 있습니다. 병원을 방문한 검사자들이 안심하고 내시경 검사를 받을 수 있도록, 내시경 세척·소독 지침을 최대한 준수하는 노력이 필요합니다. 한편으로, 매일 복잡한 지침을 따르느라 땀흘리는 수많은 의료진에게 경의를 표합니다.

지난해 1116건 신고, 양성률 92%70세 이상 고령인구 775건으로 69% 차지 요양병원·종합병원 등을 이용하는 고령층을 중심으로 항생제에 내성을 갖고 다양한 합병증을 일으키는 ‘카바페넴내성장내세균속균종(CRE·항생제 내성균)’ 감염증이 큰 폭으로 증가하고 있다. 병원 내 오염 기구나 물품 등으로 전파될 수 있고 감염되면 요로감염, 폐렴 등을 일으킬 수 있어 주의가 요구된다. 29일 충남도 보건환경연구원에 따르면 지난 한 해 지역 의료기관이 의뢰한 항생제 내성균 검사에 따른 양성 확인 건수는 1116건 중 1025건으로 양성률이 92%를 차지했다. CRE 감염증 검사(양성)건은 2019년 189건(134건 ,양성률 71%)에서 2020년 341건(290건, 양성률 85%), 2021년 504건(458건, 양성률 91%)으로 5배까지 급등했다. 70세 이상 고령인구 양성건 수는 신고된 1116건 중 775건으로 69%를 차지해 공중보건에 큰 위협요인으로 분석됐다. 경기도 역시 2019년 2184건(1717건), 2020년 3473건(2748건), 2021년 5388건(4514건), 2022년 1~10월 5420건(4722건) 등으로 매년 증가 추세다. 경기도 보건환경연구원북부지원이 지난해 신고된 1886건 분석 결과 70세 이상 고령 인구가 1268건으로 전체의 67.2%에 달했다. 검사 의뢰기관도 요양병원이 568건(30.1%)으로 큰 비중을 차지했다. CRE 감염증은 카바페넴계열 항생제에 내성을 갖는 장내 세균속균종으로, 주로 중증 환자가 많은 종합병원과 요양병원 내 직·간접 접촉을 통해 발생한다. 감염되면 요로나 혈류 등 다른 부위로 유입돼 요로감염, 혈류감염, 상처감염 및 폐렴 등을 일으킬 수 있다. 충남도 보건환경연구원 관계자는 “CRE 감염증은 병원체 보유자간 접촉이나 병원 내 오염된 기구나 물품 등을 통해 전파되는 만큼 의료기관의 환경 위생 관리도 중요하다”며 “항생제가 제한되기에 환자 치료에 어려움이 발생하고, 사망률에도 영향을 끼칠 수 있어 의료기관과 함께 개인 감염관리 원칙을 준수하는 것이 중요하다”고 말했다.

국내 연구진이 자기장을 이용해 혈액에서 바이러스나 박테리아 같은 질병 원인을 제거하는 기술을 개발했다. 동물실험을 통해 다제내성균(항생제 내성균)과 사람의 분변에 존재하는 박테리아 135종을 이 기술로 99% 이상 제거할 수 있음을 확인했다. 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 연구팀은 자성을 가진 나노입자 표면을 혈액세포막으로 감싼 ‘혈액세포막-자성나노입자’를 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘스몰’에 실렸다. 가수 신해철을 사망에 이르게 한 원인으로 알려진 패혈증은 미생물, 바이러스, 균류에 감염되면서 온 몸에 염증반응이 나타나 주요 장기에 장애를 일으키는 증상이다. 또 코로나19 감염 후 증상을 악화시키는 것도 사이토카인 폭풍이라는 과도한 면역 반응이 원인이다. 패혈증이나 사이토카인 폭풍 등에 대응할 수 있는 항생제, 항바이러스제, 백신 등은 개발된 상태이지만 항생제 내성을 가진 새로운 슈퍼박테리아나 코로나19 같은 새로운 병원균까지는 신속 대응이 어렵다. 이 때문에 효과적이고 많은 병원균에 적용할 수 있는 범용적 감염증 치료법이 필요하다. 이에 연구팀은 혈액세포 중 적혈구와 백혈구 세포 표면에서 병원체와 결합하는 혈액세포막을 자기력을 갖는 나노입자 표면에 덮는 방식으로 혈액세포막-자성나노입자를 개발했다. 병원체 포집은 혈액세포막을 이용하고 이것을 몸 밖으로 빼내는데는 자성나노입자를 이용하는 것이다. 이 기술을 이용한 혈액 정화치료 효과는 여러 종류의 항생제에 내성을 갖고 있어 항생제 치료가 어려운 다제내성균에 감염시킨 생쥐로 확인했다. 병원균에 감염된 생쥐에게 이번에 개발한 물질을 투입한 뒤 자석을 이용해 회수하는 방식으로 치료를 하면 몸 속 병원균을 효과적으로 제거할 수 있다는 것이다. 실제로 기존 항생제로는 치료가 어렵다고 알려진 메타실린 내성 황색포도상구균, 카바페넴 내성 대장균 치료 효과를 확인했다. 치료 받은 생쥐는 모두 일주일 뒤 면역체계가 정상화되고 생존에도 성공했다. 연구팀은 이번 기술을 패혈증이나 중환자실 내 2차세균 감염환자 치료와 병행해 사용할 경우 효과가 클 것으로 기대했다. 연구를 이끈 강주헌 UNIST 교수는 “이번에 개발된 기술은 인체가 갖고 있는 면역대응 원리를 흉내내 많은 종류의 감염원을 사전 진단 없이 일괄적으로 제거할 수 있다는 장점이 있다”며 “앞으로 나타날 항생제 내성균 감염이나 새로운 감염병 유행에 신속하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라 반복적으로 혈액 정화를 한다면 병원균 감염에 따른 장기부전 치료에도 도움이 될 것으로 기대된다”고 말했다.

항생제 내성균의 확산은 코로나19 같은 신종 전염병과 함께 21세기 인류가 직면한 중요한 보건 문제다. CDC에 따르면 현재 미국에서만 매년 280만 건의 항생제 내성균 감염이 보고되며 이 가운데 35,000명 정도가 사망하는 것으로 알려져 있다. 이미 항생제 내성균은 심각한 문제이지만, 항생제가 듣지 않는 내성균이 점점 일반적인 경우가 되고 있어 앞으로 더 심각한 문제가 될 것으로 우려된다.  따라서 과학자들은 기존의 항생제로는 치료할 수 없는 슈퍼 박테리아를 치료할 수 있는 새로운 항생제를 개발하기 위한 노력하고 있다. 그러나 박테리아의 내성 진화 속도가 신약 개발 속도보다 더 빠른 것이 현실이다. 과학자들은 심해나 아마존 오지까지 모든 곳을 뒤지면서 새로운 항생 물질을 찾고 테스트하고 있다.  미네소타 대학의 스벤-울릭 고르 (Sven-Ulrik Gorr) 교수와 그 동료들은 누구도 예상하지 못했던 의외의 장소에서 새로운 항생제의 후보 물질을 찾아냈다. 바로 우리의 입속이다. 인간의 입은 수많은 세균들이 침입하는 장소다. 따라서 자연스럽게 우리의 침 속에도 박테리아의 증식을 억제하는 물질이 포함되어 있다. 연구팀은 이 가운데 BPIFA2라는 항균 펩타이드에 주목했다.  인체의 항균 물질을 바로 약물로 사용하기는 어렵기 때문에 연구팀은 BPIFA2의 구조를 참조해 GL13K라는 새로운 항균 펩타이드를 만들었다. 연구팀은 이 물질의 거울상 이성질체인 LGL13K와 DGL13K의 두 가지 물질을 심각한 문제가 되는 항생제 내성 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae)과 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에 투여했다. 그 결과 DGL13K가 더 우수한 박테리아 억제 효과가 있는 것으로 나타났다. 등잔 밑이 어둡다고 바로 우리 몸 안에 생각보다 우수한 항생제 후보 물질이 있었던 것이다.  물론 여러 가지 항생제 후보 물질 가운데 실제 약물로 개발되는 것은 일부에 불과하다. 실제 환자에 투여했을 때 임상 경과를 호전시키고 심각한 부작용을 일으키지 않는다는 것을 입증해야 신약으로 개발될 수 있다. 따라서 DGL13K가 실제 새로운 항생제로 개발될 수 있을지는 두고 봐야 알 수 있지만, 신선한 시도임에는 분명하다. 

현재 코로나 19의 항바이러스제로 널리 사용되는 렘데시비르에 대한 내성 바이러스가 보고됐다. 예일대 의대의 쉬브 간디 박사가 이끄는 연구팀은 면역 저하자인 70세 여성에서 SARS-CoV-2 바이러스 증식을 억제하기 위해 렘데시비르를 사용했다. 해당 환자는 비호지킨 림프종(Non-Hodgkin's Lymphoma)으로 치료받던 환자로 코로나 19 진단 당시에는 림프종은 호전된 상태였으나 면역은 매우 떨어진 상태였다. 면역이 정상인 경우 SARS-CoV-2 바이러스는 금방 증식을 멈추고 사라지지만, 면역 저하자에서는 오랬동안 증식할 수 있다. 따라서 의료진은 렘데시비르를 통해 바이러스를 장기간 억제했다.  그런데 이 환자는 처음에 바이러스 수치가 떨어지고 증상이 호전되다가 바이러스 수치가 다시 증가했다. 연구팀은 그 원인을 알기 위해 바이러스를 분리한 후 유전자를 조사했다. 그 결과 렘데시비르의 목표인 RNA 의존 RNA 중합효소 (RNA-dependent RNA polymerase, nsp12)의 아미노산 한 개에 (E802D) 돌연변이가 발생해 렘데시비르의 효과가 떨어졌다는 사실이 확인됐다. 실험실이 아닌 실제 환자에서 렘데시비르 내성균이 확인된 것은 처음이다.  렘데시비르 내성 바이러스이 등장은 이미 과학자들이 예상했던 결과다. 항생제나 항바이러스제가 널리 사용되면 내성 돌연변이를 가진 세균과 바이러스가 후손을 더 많이 남기기 때문에 생존에 유리해지기 때문이다. 다만 내성 바이러스가 우세종이 될 수 있을지는 아직 미지수다. 현재 코로나 19 환자 중 극히 일부만 렘데시비르를 처방받고 있어 우세종이 될 만한 환경은 아니다.   과학자들은 항바이러스제 내성 코로나 19가 앞으로 어떤 형태로 등장할 것이고 어떻게 치료할 것인지에 대해서 많은 연구를 진행하고 있다. 내성 바이러스 치료법 가운데 하나는 여러 가지 약물의 병합 요법을 통해 바이러스가 빠져나갈 구멍을 막는 것이다. 한 약물에 내성을 지녀도 다른 약물에 내성이 없다면 결국 바이러스는 증식하기 힘들다. 에이즈 등 몇몇 바이러스 질환 치료에는 여러 개의 약물을 함께 사용하는 것이 일반적이다.  코로나 19가 엔데믹으로 전환한다면 결국 코로나 19에 의한 중증 환자와 사망자를 줄이는 것이 최대 목표가 될 수밖에 없다. 따라서 내성 발현을 연구하고 대응 방법을 찾아야 한다. 다행히 최근 발표된 다른 연구에서는 현재 보고된 모든 오미크론 변이 가운데 먹는 코로나 19 치료제인 팍스로비드 내성 바이러스는 없는 것으로 나타났다. 하지만 과학자들은 모든 가능성을 열어 두고 계속해서 신약을 개발할 것이다.

유니스 푸트라는 여성 과학자가 있었다. 그가 살았던 19세기에는 아마추어 과학자로 분류돼 남편의 서명과 동의 없이는 학회에서 발표도 힘들었다. 1856년 미국과학진흥회(AAAS) 학회에서 남편의 친구이자 학술재단 스미스소니언 협회 총무였던 조지프 헨리가 대신한 발표에서 대기 중 이산화탄소가 기온상승을 일으킨다고 했다. 어떤 이유에서인지 학회 발표집에는 포함되지 못했다. 다행히 같은 해 미국 예술과학저널에 그의 이름으로 논문이 실렸지만 주목받지 못했고 심지어 유실됐다. 천만다행으로 지질학자 레이먼드 소런슨이 2011년 논문을 발견해 2019년 세상에 알려졌다. 그 논문이 발견되기 전에는 기후변화 원인이 이산화탄소라는 사실을 처음 밝혀낸 사람은 기후과학의 아버지로 추앙받아 왔던 아일랜드 물리학자 존 틴들이었다. 1859년 발표된 그의 논문에서는 푸트의 연구 결과를 언급조차 하지 않았다. 여성 과학자 푸트의 논문이 언론을 통해 대중에게 널리 알려졌다면 대기과학 분야뿐만 아니라 세계 산업을 주도한 미국 사회에 작은 변화의 씨앗을 뿌렸을 수 있었을 텐데 하는 아쉬움이 크다. 이런 아쉬움을 갖는 데는 이유가 있다. 1962년 출간된 ‘침묵의 봄’이란 책으로 당시 널리 사용되던 살충제 DDT 위험을 알린 여성 과학자 레이철 카슨 사례에서 확인할 수 있다. 1942년부터 판매된 DDT는 발진티푸스와 말라리아 퇴치에 기여했다. 하지만 카슨은 내성균 발생, 생물독성과 인체 축적 등으로 인류의 미래를 위협한다고 주장하면서, DDT가 곤충 이외 다른 생명체에 위해하다는 근거가 없다고 주장하던 미국 정부를 움직이는 데 결정적인 역할을 했다. ‘침묵의 봄’은 환경에 대한 대중의 관심을 이끌어 냈을 뿐만 아니라 존 F 케네디 전 대통령이 환경에 관심을 갖도록 만든 것도 잘 알려져 있다. 푸트와 카슨의 인류애와 미래 세대를 걱정하는 합리적 관심이 여성이었기에 가능했다는 생각은 바람직하지 않다. 다만 성별과 관계없이 주류 과학이 간과하는 분야를 연구하고 발표하는 것이 ‘과학의 여성성’의 역할이라고 말하고 싶다. 과학자는 아니지만 2019년 유엔총회에서 스웨덴 소녀 그레타 툰베리는 전 세계 젊은 세대를 대표해 기성세대와 산업사회를 향해 제대로 된 분노의 기후위기 연설을 했다. 수많은 명사들이 기후위기를 주장했지만 세상은 왜 한 스웨덴 소녀의 말에 유독 귀를 기울였겠는가. 아픔을 함께하겠다는 선언이 도덕적 직관으로 형성되고, 순수한 과학에 기반해 정책으로 연결될 수 있다는 믿음 때문이다. 160여년 전 아이들의 엄마였고 과학자의 부인이었던 37세 여성 과학자에게 미국과 선진 산업 국가들이 좀더 귀 기울였다면 지금의 기후위기는 분명 달라졌을 것이다. 지금 우리가 여성 과학자들에게 주목해야 하는 이유이다.