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바이러스가 가축을 보호하는 기술
면역 강화로 전염병 억제

돼지열병과 조류인플루엔자 등 세계적 규모로 유행하는 가축의 전염병이 증가하고 있다. 도쿄농공대학(東京農工大学)의 미즈타니(水谷) 교수팀은 바이러스를 활용해 돼지를 전염병에 쉽게 걸리지 않도록 하는 기술 개발을 추진하고 있다. 장 세포에 감염되는 바이러스를 통해 면역계를 자극함으로써 다른 병원체에 감염되지 않도록 하는 것이다. 이 때 사용되는 바이러스는 돼지의 세포 안에서 돌연변이를 일으킨 것으로, 유전자 조작에 해당되지 않아 축산 현장에서의 이용이 가능할 것으로 연구팀은 보고 있다.

가축의 병원체 감염은 편도나 상처 등 다양한 부위에서 발생, 장도 그 중 하나다. 연구팀은 장의 면역 기능이 높아질 경우 전염병에 대한 내성이 높아질 것으로 판단, 돼지에게 유산균이나 다양한 약 등을 섭취하도록 한 실험에서 실제로 장 안의 항체 단백질 양이 늘어나는 변화를 확인할 수 있었다. 하지만 그 효과가 일시적이기 때문에 반복해서 제공할 필요가 있는 등의 문제가 있었다.

미즈타니 교수는 “이와 같은 효과를 장의 바이러스 감염을 통해 실현할 수 있게 된다면 반영구적으로 효과가 지속될 것이다”라고 말한다. 하지만 이러한 바이러스 제조에는 유전자 조작이 필요하기 때문에 지금까지는 실용화되지 못했다.

7월, 미즈타니 교수팀은 돼지 전염병의 원인이 되는 바이러스의 새로운 특징을 발견. 엔테로바이러스(Enterovirus)라고 하는 돼지에게 설사를 일으키는 바이러스로, 유전정보 변형이 체내에서 자연적으로 일어난다. “이 현상을 이용한다면 원하는 성질의 바이러스를 인공적인 유전자조작을 하지 않고 만들 가능성이 있다”(미즈타니 교수)라고 한다. 연구팀은 장에 감염되는 바이러스를 만드는데 이 현상을 응용할 수 있을 것으로 보고 있다.

이 현상은 양돈장의 건강한 돼지의 배설물에 포함되어 있는 바이러스의 게놈을 ‘메타게놈(Metagenome)분석’이라고 하는 방법을 통해 빠짐없이 조사해 발견할 수 있었다. 엔테로바이러스 유전자 사이에 다른 종의 바이러스 유전자가 자연적으로 도입되면서 바이러스가 새로운 성질을 갖게 되는 것이다. 돼지의 세포 안에서 2종류의 바이러스가 만나 변형이 일어나는 것으로 보인다.

연구팀은 돼지의 배양세포를 이용해 실험실에서 동일한 변형이 자연적으로 일어나는지 여부를 검증하고 있다. 변형이 일어나는 조건 등을 밝힌 다음 앞으로 돼지의 장 배양세포를 이용해 바이러스의 ‘육종(育種)’을 시행할 예정이다.

복수의 배양세포를 통해 랜덤으로 다양한 바이러스의 변형을 일으켜 면역계를 활성화하는 유전자군이 강하게 작용하는 배양세포를 선택. 배양세포 내 변형 바이러스를 메타게놈 분석으로 특정해 바이러스를 다른 배양세포를 통해 증식시킬 계획이다. 우선 약 3년에 걸쳐 이 육종 방법을 확립하는 것을 목표로 한다. 육종된 바이러스는 미니 돼지를 대상으로 효과를 확인할 예정이다.

실제 축산 현장에서 이 바이러스를 돼지에게 감염시킬 수 있게 된다면 돼지 사이에 바이러스가 확대되어 보다 많은 개체에서 효과를 기대할 수 있을 것으로 연구팀은 보고 있다. “사육되는 돼지는 유전적으로 균일해 대부분 병원체에 약하다. 이번 연구는 근본적 대응책이 될 가능성이 있다”라고 미즈타니 교수는 말한다.

-- 사람용 의료 지식으로도 기대 --
장을 통해 돼지나 소와 같은 동물들의 전염병에 대한 내성을 높이는 연구는 농업∙식품산업기술종합연구기구 및 도호쿠(東北)대학 등 다양한 연구기관들이 추진하고 있다. 장내 다양한 세균이 집단으로 생식하는 ‘장내 세균총’과 장의 면역계 사이에서 다양한 상호작용이 밝혀진 것이 그 배경이 있다.

장내세균의 일부는 면역세포를 자극함으로써 면역계를 활성화하는 트레이너 역할을 담당하고 있는 것으로 보인다. 도쿄농공대학의 미즈타니 교수팀의 연구는 동일한 효과를 바이러스 감염을 통해 얻으려는 것을 목표로 하고 있다.

장을 통한 면역계의 제어는 동물용뿐만 아니라 사람을 대상으로 한 의료에서도 다양한 임상시험이 추진되고 있다. 하지만 6월, 타인의 장내세포를 장에 이식한 환자가 전염병으로 사망하는 사고가 발생했다고 미국의 FDA(식품의약국)가 발표했다. 장을 통해 면역계를 활성화하는 방법이 유효하다는 실험 결과가 보고되고 있는 반면, 그 안전성에 대해서는 아직 충분한 실증 사례가 없는 것이 현실이다.

새로운 전염병이 매년 세계적 규모로 유행하는 상황은 비단 동물뿐만 아니라 사람도 마찬가지라고 할 수 있다. 동물의 전염병 치료용으로 장을 통한 면역계 제어에 관한 연구가 추진된다면 사람용 의료 지식으로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

▶ 돼지와 바이러스 전염병을 둘러싼 연구 동향
- 1880년대: 홋카이도에서 돼지콜레라가 보고됨
- 1960년대: 돼지콜레라 백신 이용으로 발생 사례 감소
- 2010년대: 돼지 장내에 유산균 및 약물 등을 주입해 다양한 전염병에 대한 면역력을 강화하는 연구 추진
- 2019년: 미즈타니 교수팀이 돼지 체내에서 자연적으로 일어나는 바이러스 변형 현상 발견
- 2020년대 전반: 육종(育種)된 바이러스를 이용해 미니돼지를 대상으로 한 시험 시작
- 2030년: 양돈장에 바이러스를 이용한 전염병 대책 보급

 -- 끝 --