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뎅기열 바이러스 탐지 및 제거하는 다기능 폴리머 개발
등록일 : 2019-12-04 10:02 | 최종 승인 : 2019-12-04 10:03
김효은
뎅기열 진단 검사는 어디서나 가능하지만 시간 내에 감염을 탐지하는 효율성이 아직 개선되지 않았다(사진=셔터스톡)

[메디컬리포트=김효은 기자] 뎅기열을 진단하는 검사는 어디서나 가능하지만 시간 내에 감염을 탐지하는 효율성이 아직 개선되지 않고 있다. 그런데 최근 뎅기열 바이러스를 죽이는 오각성 별 모양의 새로운 접근법이 개발됐다.

오각성 별 모양의 스니펫은 렌셀러폴리테크닉대학의 연구진에 의해 개발됐다. 연구진은 오각성 별 모양을 구성한 DNA 스니펫으로 뎅기열 바이러스를 유인, 포획, 그리고 죽이는 방식을 개발했다. 연구 결과는 네이처 화학 저널에 실렸다.

뎅기열 바이러스를 제거하는 새로운 기술

바이러스는 생명의 가장자리에 존재하는 독특한 미생물로, 매우 단순한 모양새의 단백질 캡슐이지만, 살아 있는 세포와 접촉하면 살아 있는 미생물이 된다. 여기서부터 바이러스는 세포로 퍼져나가 감염을 일으키는데, 아주 오랜 시간 동안 이어진 바이러스의 감염 전략이다. 바이러스는 역사 속에서 수많은 사람을 죽였다.

물론 모든 바이러스가 인간에게 영향을 미치는 것은 아니지만, 가장 위험한 것은 사람들을 감염시키고 전염병을 일으키는 종류의 바이러스다. 인류 역사상 가장 치명적이었던 바이러스는 스페인 독감 바이러스로, 전 세계 약 5억 명이 감염돼 5,000만~1억 명이 사망했다. 이는 제 1, 2차 세계대전 당시 사망한 사람들보다 많은 숫자다.

연구진은 살아 있는 세포를 감염시키는 바이러스의 래칭 메커니즘에 영감을 받았다. 지난 2016년에 화학 엔지니어인 조나단 도르딕은 인플루엔자 바이러스의 시알산 래치 포인트 시퀀스와 일치하도록 구성된 합성 폴리머를 만들었다. 이는 폐 세포에서 바이러스가 멀어지도록 만들었다.

연구진은 이 아이디어를 차용해 뎅기열 바이러스의 래칭 매커니즘에 맞는 오각성을 만들었다. 이전 연구와 비교했을 때, 구조적 DNA 나노 기술을 사용해 폴리머를 생체에 적합한 생분해성으로 만들었다. 오각성 디자인은 뎅기열 바이러스의 구조를 기반으로 한다. 뎅기열 바이러스는 지카 바이러스와 비슷하게 여러 래치 포인트를 갖고 있다.

바이러스는 생명의 가장자리에 존재하는 독특한 미생물로, 매우 단순한 모양새의 유면하는 단백질 캡슐이지만 살아 있는 세포와 접촉하면 살아 있는 미생물이 된다(사진=셔터스톡)

DNA 별이 만들어진 후, 특정 압타머가 폴리머에 부착됐다. 이 압타머는 바이러스의 래치 포인트에 결합할 수 있는 분자다. 분자는 오각성 별의 끝부분과 정확하게 일치하며 래치가 이곳에 정렬된다. 바이러스가 이 오각형 별과 결합하면 DNA 나노 입자가 밝게 빛나면서 매칭 사실을 알린다.

이 새로운 접근법은 뎅기열 바이러스의 진단과 치료에 모두 유용할 것으로 여겨진다. DNA 별이 빛나는 메커니즘은 혈액 검사에서도 관찰되기 때문에 뎅기열 양성 샘플이 어떤 것인지 알아볼 수 있다. 치료할 때는 DNA 별이 환자의 몸에 있는 바이러스를 유인한다. 이렇게 갇힌 바이러스는 별에 의해 죽음을 맞이하고 별은 인체에서 빠져나온다.

그러나 이 아이디어는 아직 초기 단계이며 쥐 모델을 대상으로 실험을 진행해야 한다. 이전 연구에서 연구진은 DNA 별이 뎅기열 바이러스를 유인하고 포획하는 데 효과적일 수 있다는 힌트를 얻었다.

미국의 비영리 의료 센터인 메이오클리닉에 따르면, 환자의 뎅기열을 확인하기 위해 특정 진단 검사를 수행할 수 있지만, 질병이 심각한 단계인 환자에게서는 검사 결과를 신뢰할 수 없다. 임상의가 확인을 위해 검사할 수는 있지만, 이미 결과가 나오기 전에 환자가 치료를 받고 있을 가능성이 크기 때문이다.

또한 뎅기열 진단 검사를 통해 상황을 파악할 수 있다. 예를 들어 이 진단 테스트는 환자가 뎅기열을 앓고 있는 것인지 아니면 다른 바이러스에 감염된 것인지 밝혀낸다. 환자가 뎅기열과 증상이 비슷한 다른 바이러스에 감염됐을 수 있기 때문이다. 예를 들어 치쿤군야 바이러스나 지카 바이러스가 있다.

 

 

미국과 인도의 다양한 뎅기열 사례

미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 올해 미국에서 여행자와 관련된 뎅기열 바이러스 감염이 다수 발생했다. 플로리다에서 가장 많은 286건, 캘리포니아가 140건, 뉴욕이 67건이었다. 뉴저지는 54건, 일리노이 30건, 콜로라도 23건, 펜실베이니아 21건, 애리조나 14건, 워싱턴 13건 순이었다. 또 미국령인 괌에서는 현지 내 뎅기열 감염이 10건, 푸에르토리코 13건 등이 보고됐다. 괌의 여행자 관련 뎅기열 감염은 8건이었고 북마리아나제도에서 1건, 푸에르토 리코에서 6건이었다.

미국 질병통제예방센터에 따르면 올해 미국에서 여행자와 관련된 뎅기열 바이러스 감염이 다수 발생했다(사진=셔터스톡)

인도에서는 뎅기열로 인한 사망자 수가 올해 크게 줄었다. 2015년 뎅기열 사망자가 220명, 2016년에 245명, 2017년에 325명이었는데 2018년에 172명으로 줄었다. 올해는 여태까지 뎅기열로 인한 사망자가 5명 보고됐을 뿐이다.

이 연구는 아직 초기 단계에 있지만, 연구진은 바이러스 포획을 위한 고유한 폴리머를 만드는 데 나노 기술이 아주 중요한 역할을 한다는 것을 보여줬다. 새로운 접근법의 원리가 효과를 보인다면 다른 바이러스에도 적용될 가능성이 높다. 독특한 구조를 가진 DNA 폴리머는 바이러스를 속여 포획하고 제거하기 때문에 앞으로 더 나은 질병 치료를 위한 길을 열 것이다. 

 

 

[메디컬리포트=김효은 기자]
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