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면역이 없어지면 치명적

- 면역의 과다 반응도 치명적 : 자가 면역질환

The symptoms of AIDS are primarily the result of conditions that do not normally develop in individuals with healthy immune systems. Most of these conditions are infections caused by bacteria, viruses, fungi and parasites that are normally controlled by the elements of the immune system that HIV damages.

 

에이즈(AIDS)를 일으키는 인체면역결핍바이러스(HIV, Human Immunodeficiency Virus)를 발견한 프랑스 연구자인 파스퇴르 연구소의 프랑스아 바레-시누아(61) 박사와 세계에이즈연구예방재단의 뤽 몽타니에(76) 박사, 그리고 자궁경부암을 일으키는 인유두종바이러스(HPV, Human Papilloma Virus)를 발견한 독일 하이델베르크 암연구센터의 하랄트 하우센(72) 박사 등 3명이 2008년 노벨 생리의학상 영예의 주인공이다.

에이즈 예방과 치료에 큰 도움

1981년에 발견된 에이즈로 지금까지 2천5백만 명 이상이 희생됐다. 현재 전 세계적으로 에이즈를 앓고 있는 사람은 3천3백만 명 이상으로 추정된다. 이는 전 세계 인구의 0.6퍼센트에 해당한다. 이런 에이즈를 일으키는 HIV는 1983년 바레-시누아 박사와 몽타니에 박사가 발견했다.


▲ 전자현미경으로 촬영한 에이즈 바이러스(초록 색). 이번 노벨 생리의학상의 절반은 에이즈 바이러스를 발견한 프랑스 과학자들에게 돌아갔다.  
1981년 미국에서 최초로 동성연애자에게서 특이한 면역결핍 현상이 보고됐다. 당시는 동성연애자들에게서만 나타나는 것으로 보고되어 이 질환은 ‘게이 관련 면역결핍’(GRID)이라고 불렸다. 하지만 1982년 수혈을 받은 환자와 이성애자에게도 같은 병이 발견되기 시작했다. 이후 동성연애자에 대한 오해가 풀러 이 병은 에이즈, 즉 후천성면역결핍증으로 이름이 바뀌었다.

에이즈가 발견되면서 점차 희생자가 늘어났다. 당시 세계적으로 에이즈를 일으키는 정체불명의 새로운 바이러스를 찾으려는 노력이 이루어졌다. 1982년 파스퇴르 연구소도 그런 곳이었다. 파스퇴르 연구소는 에이즈의 발병 원인을 찾기 위해 연구팀을 구성했다. 여기에 바로 올 노벨 생리의학상을 수상한 바레-시누아 박사와 몽타니에(76) 박사가 포함되어 있었다. 이 연구팀은 초기 에이즈 증상을 앓고 있는 동성연애자의 부어오른 임파선 조직에서 HIV를 발견했다. 이들이 발견한 HIV는 바이러스 분류상 레트로바이러스에 속했다. 레트로바이러스는 유전 정보를 부호화하는데 DNA 대신 RNA를 쓰는 바이러스이다. 그런데 이들이 발견한 에이즈 유발 바이러스는 기존의 레트로바이러스와는 다른 특성을 보였다. 레트로바이러스는 인간에게 암을 유발하는 것으로 알려져 있었다. 그런데 HIV는 발병까지 10년 정도의 오랜 세월이 숨어 있다가 나타나는 바이러스였다. 이런 특성으로 HIV는 레트로 바이러스의 분류에서 렌티바이러스에 속한다. 렌티는 느리다는 의미인데, HIV는 렌티바이러스로는 처음으로 발견된 것이었다. 이후 레트로바이러스는 암을 유발하는 온코바이러스와 HIV가 속하는 렌티바이러스로 분류되었다.에이즈 바이러스를 발견하고 난 후 파스퇴르 연구소의 연구팀은 바이러스 발견을 통해 혈액검사 시약을 개발했고 에이즈 환자를 찾는데 큰 성과를 거두었다. 뿐만 아니라 이후 에이즈 환자들이 오늘날 병을 완치할 순 없어도 별 탈 없이 생명을 유지하며 살아가게 해주는 약물의 개발로도 이어졌다. 그래서 이들의 연구 덕분에 에이즈의 예방과 치료가 큰 성과를 거두었다고 노벨상 위원들은 이들을 평가했다.

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에이즈(AIDS·후천성 면역결핍증)의 첫 치유 사례로 학계에 보고된 미국인 남성에게 일어난 '기적'은 면역 유전자 덕분이라고 CBS 방송 인터넷판이 2011.5. 16일 소개했다. 캘리포니아주(州) 샌프란시스코만 지역에 사는 티머시 레이 브라운(45)은 스물아홉 살이던 1995년 에이즈를 일으키는 인간면역결핍바이러스(HIV) 양성 판정을 받았다. 엎친 데 덮친 격으로 백혈병까지 앓게 되자 브라운은 2007년 독일 베를린에서 골수 줄기세포를 이식받았다. 이식 당일부터 항(抗)레트로바이러스 약물 투여도 함께 중단했다. 수술한 지 4년이 흐른 지금, 그는 신체에서 HIV 바이러스가 모조리 사라지면서 인류 역사상 처음으로 에이즈에서 '기능적으로 치유'된 사례로 기록될 것으로 보인다고 CBS는 전했다. 브라운이 치유된 것은 줄기세포 기증자가 HIV 면역 유전자를 가지고 있었기 때문으로 보인다.
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에이즈, 조상들이 남긴 빚?

2007년 07월 14일 강석하 과학통신원 충북의대 기생충학교실 연구원

게놈, 즉 한 생물의 전체 유전자에는 생물을 만드는 유전정보뿐 아니라 그 생물의 조상들이 지나온 역사의 흔적이 담겨있다. 과학자들은 게놈에 담긴 정보를 통해 생명의 역사를 탐구하고 있으며, 인간의 게놈과 침팬지의 게놈을 비교해 우리 인류의 조상이 침팬지와 갈라진 뒤에 겪은 일을 추적하고 있다. 이런 과거에 대한 연구는 현재의 우리를 이해하는데 도움을 준다. 우리 유전자의 대부분은 과거 자연선택에 의해 다듬어졌기 때문이다.

우리 게놈의 약 8%는 한 때 우리 조상들을 감염시켰던 ‘레트로바이러스’의 흔적들로 채워져 있다. 레트로바이러스는 RNA에 유전정보를 담고 있는 바이러스다. 숙주세포에 감염하면 레레트로바이러스의 유전정보는 RNA에서 DNA로 전환되어 숙주의 DNA 사이에 끼어 들어간다. 숙주세포가 분열하면 레트로바이러스의 DNA도 숙주의 게놈 사이에서 함께 분열한다. 돌연변이가 생겨 바이러스 유전자가 비활성화되면 증식하지 못하고 계속 숙주의 게놈에 남아있게 된다. 만일 이런 일이 난자나 정자 등의 생식세포에서 벌어지면 다음 세대의 모든 세포가 레트로바이러스의 유전자를 지니게 된다.

그런데 인간과 침팬지의 게놈을 비교하던 과학자들이 흥미로운 사실을 발견했다. ‘PtERV1’(Pan troglodytes Endogenous RetroVirus)이라는 고대의 바이러스의 흔적이 침팬지와 고릴라의 게놈에서는 100군데 이상에서 발견됐지만 인간의 게놈에서는 전혀 발견되지 않은 것이다.

과학자들은 침팬지와 고릴라의 게놈에 남겨진 이 흔적들을 연구해 400만년전쯤 이 바이러스 감염됐을 것으로 추측했다. 그렇다면 왜 같은 지역에 살던 가까운 친척인 인류의 조상에게는 감염하지 못했을까? 미국 프레드허치슨암연구소의 마이클 에머만 박사팀은 이 수수께끼를 파헤쳐 6월 22일 사이언스지에 소개했다.

연구팀은 레트로바이러스에 대항하는 면역학적 무기인 TRIM5α 단백질을 의심했다. 인간의 TRIM5α는 다른 영장류의 TRIM5α와는 달리 PtERV1에 저항력을 가진 것이라고 추측한 것이다. 이 답을 찾기 위해 연구팀은 고대의 바이러스인 PtERV1을 소생시켰다. 침팬지의 게놈에 남겨진 이 바이러스의 흔적들을 바탕으로 바이러스의 핵심적인 유전자들을 재구성했다. 그리고 재구성된 유전자를 생쥐를 공격하는 레트로바이러스에 삽입해 바이러스를 부활시키는데 성공했다.

TRIM5α가 없는 고양이 세포에 인간의 TRIM5α 단백질과 새롭게 소생시킨 PtERV1를 주입했더니 예상대로 인간의 TRIM5α는 이 바이러스를 무력화시켰다.

그러나 인간은 PtERV1에 대해 저항력을 갖기 위해 값비싼 대가를 치러야 했다. 인간의 TRIM5α는 PtERV1에 저항력이 있는 대신 에이즈를 일으키는 레트로바이러스 HIV-1에는 무력했다. 반면 일본원숭이의 TRIM5α는 HIV-1를 물리치지만 PtERV1에는 그렇지 못하다. 여러 영장류들의 TRIM5α를 조사해 본 결과 HIV-1과 PtERV1 두 가지 모두에 면역력을 갖는 영장류는 없었다. 즉 한쪽에 강해지려면 대신 다른 한쪽에 약해지는 대가를 치러야만 한다는 결론이다.

이 연구가 당장 에이즈 치료책을 내놓지는 못해도 우리가 면역계를 이해하는 새로운 시각을 제공하고 있다. 공동저자인 하미트 말릭 박사는 “현재 우리의 면역계가 작동하고 있는 방식을 이해하려면 HIV처럼 최근 영향을 미친 바이러스보다 고대의 바이러스에서 답을 찾아야 할 것이다.”고 말했다.

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자궁경부암 유발 바이러스 발견에서 백신 개발까지

자궁경부암은 흔히 자궁암으로 알려져 있는데, 자궁암의 90-95퍼센트를 차지한다. 자궁경부암은 질과 맞닿은 자구 아래쪽 부분에 생기는 종양이다.
자궁경부암은 유방암에 이어 세계 여성들이 두 번째로 많이 걸리는 암이다. 매년 30만 명이 넘는 사람들이 자궁경부암으로 사망한다. 우리나라에서도 매년 4천여 명의 환자가 발생하며 10만 명 가운데 4.5명이 이 병으로 사망한다. 이처럼 무서운 자궁경부암은 오늘날 HPV가 주요한 원인으로 밝혀져 있다. 올해 노벨 생리의학상 수상자 덕분에 말이다.

HPV는 성인의 절반 이상이 갖고 있는 바이러스로, 가짓수가 100가지가 넘는다. 대부분은 피해가 없지만 그 중 15종이 자궁경부암을 일으킨다. 자궁경부암 환자의 99.7퍼센트에서 HPV가 발견된다. 전체 암의 5퍼센트 가량이 HPV로 인해 발병하는 것으로 알려져 있다. 1970년대 하우센 박사는 HPV가 자궁경부암과 관련이 있을 것이라고 당시의 시각과는 다른 가정을 내놓았다. 하우센 박사는 자신의 생각을 증명하기 위해 10년 이상 여러 종류의 HPV를 찾으려고 애썼다. 그 결과, HIV 바이러스가 발견된 해인 1983년 하우센 박사는 HPV 16을 발견했다. 그 이듬해에는 자궁경부암 환자에서 HPV 18을 발견했다. HPV 16과 18은 자궁경부암의 발병요인의 70퍼센트 정도를 차지한다. 하우센 박사가 발견한 이 두 가지 HPV에 대해서는 현재 백신이 개발되었다. 2006년 미국 제약회사인 머크사가 자궁경부암 백신 ‘가다실’을 개발해 판매를 시작했다. 가다실은 HPV 16과 18 바이러스를 예방할 수 있는데, 세계 최초의 암 백신이기도 하다. 하우센 박사는 가다실의 개발에도 기여하기도 했다.

올 노벨 생리의학상 수상자들은 인간에게 질병을 일으키는 바이러스를 발견했다는 공통점이 있다. 재미있는 건 에이즈와 자궁경부암을 일으키는 두 바이러스가 성접촉을 통해 감염된다는 또 다른 공통점이 있다는 것이다. 어쩌면 노벨상 위원회는 과학과 의학의 눈부신 발전에도 인류 역사 이래 끊임없이 괴롭혀온 성 관련 질환이 아직도 해결되지 않았음을 의미에 두고 싶었는지도 모르겠다.