합성생물학은 생물학과 공학에 초점을 맞춘 과학의 학제적 분야다. 이 학문은 긍정적 효과를 낳는 생물공학으로 이어졌고 의료 분야에도 적용할 수 있지만, 전문가들은 생물학적 무기로 사용할 수 있는 인공 병원균을 제작할 잠재력이 있다고 경고하고 있다.
합성 생물학의 부상
유전자 공학과 분자 생물학, 컴퓨터 공학은 합성 생물학에 고급 기술을 조절한 학문이다. 이러한 분야들은 인공 감염 위험성에 영향을 미칠 수 있는 인공 생물학적 시스템을 가동한다.
과거 스토니브룩대학 유기 화학자 겸 바이러스학자였던 엑카드 윔머 교수는 합성 생물학의 잠재적인 위험을 경고했다. 그는 감염을 일으킬 수 있는 바이러스 게놈을 화학적으로 합성할 수 있었다. 또한 생바이러스, 특히 소아마비 바이러스를 만들어낼 수 있었다. 감염을 예방할 수 있는 백신도 있지만, 일단 사람이 바이러스에 감염되면 손상을 되돌릴 수 있는 치료법은 거의 없다. 소아마비 환자도 현재 보조적인 치료만을 받고 있다.
최근에는 화학적으로 합성된 DNA에서 마두 바이러스 백신을 만들기 위해 바이러스의 화학적 합성에 관한 유사 실험이 실행됐다. 마두 바이러스는 지난 1980년 수백만 명의 목숨을 앗아간 감염병인 천연두 바이러스와 밀접한 관련이 있다. 연구팀은 특별한 지식 없이 멸종된 바이러스를 재현 가능했다.
합성 생물학으로 인해 박테리아와 균류, 기생충, 바이러스, 기타 병원균에서 생화학무기를 만들 수 있는 가능성이 많아졌다. 그리고 빠른 속도로 진행되고 있는 기술 혁신으로 인해 위험한 무기를 생산할 수 있는 시간은 단축됐다.
미시건대학 마이클 임페리얼 교수는 "합성 생물학 그 자체는 전혀 해롭지 않다"며 "합성 생물학을 특정 분야에 적용하거나 그 역량에 따라 우려의 수준이 달라진다"고 밝혔다.
연구진은 연구를 통해 합성 생물학 남용 시 발생하는 우려사항을 세 가지로 분류했다.
1. 잘 알려진 유해 바이러스의 재현 : 감기나 독감, HIV처럼 효과적인 치료법이 없는 여러 가지 바이러스 종이 있다. 이런 바이러스들은 생화학 무기로 조작할 수 있다.
2. 현장 합성을 통한 생화학물질의 생산 : 생화학물질은 항생제와 단백질, 탄수화물, 항체 같이 자연적인 물질과 동일하게 제조된 산물이다. 현장 합성은 현지에서 이런 산물을 생산해내는 것이다. 따라서 규제를 피해 위험한 생화학물질 또는 시약을 대량으로 생산하기 위해 현지 공장에서 제조할 수도 있다.
3. 강화된 박테리아 변종 : 항생제에 내성이 있도록 조작된 박테리아종을 전 세계에 살포할 수 있다면 치명적인 위기상태가 발생할 것이다. 생체 조작으로 내성이 생긴 박테리아 감염은 치료할 수 없으며, 수백만 명의 목숨을 앗아갈 수도 있다.
탐지 및 감시 개선
이전과 달리 합성 생물학에 필요한 장비가 널리 이용 가능해졌기 때문에 사람들은 실험할 수 있는 약간의 지식만을 필요로 한다. 이번 연구 저자들은 미국 정부에 생화학무기의 새로운 콘셉트를 탐지할 수 있도록 질병 감시 시스템 작동법을 재평가해야 한다고 촉구했다.
생화학무기에 대한 또 다른 보호조치는 생화학무기 유도 감염 확산을 효과적으로 통제할 수 있는 백신의 개발 및 배치다.
임페리얼 교수는 "특정한 바이러스 개발을 예측하는 것은 어렵다"며 "따라서 합성 생물학과 다른 기술의 발전을 꾸준히 감시하는 것이 중요하다"고 설명했다.
역사상 가장 위험한 생화학무기
최근 연구는 과거에 이미 발생했던 여러 사건을 환기시켰다. 오랜 전쟁 역사 속에서 병원균은 수백만 명을 빠르게 학살하기 위한 생화학무기로 사용됐다.
1. 탄저병 : 이 질병은 탄저균이라는 자연적으로 발생한 박테리아가 원인이다. 하지만 조작된 이 바이러스는 눈에 보이지 않으며, 무미·무취지만 음식이나 물, 가루, 스프레이 등과 쉽게 섞일 수 있는 가장 감염성이 높은 생화학무기다. 무기화된 탄저균을 사용한 최초의 사건은 지난 1916년 핀란드가 러시아제국군을 상대로 사용한 것이다. 그리고 1930년대에 만주에서 탄저병을 생화학무기로써 최초로 테스트했다.
2. 보툴리눔 : 클로스트리움 보툴리눔으로 유발된 이 질병은 인체 다양한 부위 근육이 약화되는 희귀병이다. 화장품에서의 박테리아 독소는 안전한 주름 개선 효과가 있지만, 조작된 바이러스균인 경우 치명적일 수 있다. 이 바이러스는 눈과 코 점막을 통해 흡수되거나 코와 입으로 흡입, 오염된 물이나 음식으로 섭취할 수 있다. 무기화된 보툴리눔 독소는 2차 세계대전 당시 사용됐다.
3. 페스트 : 유럽 인구의 약 1/3을 사망에 이르게 한 흑사병 원인균이다. 페스트균이 무기화되면 다른 지역에서도 발생할 수 있다. 페스트는 사람과 동물 모두를 물고 다니는 벼룩이 자연적인 매개체기 때문에 매우 빠르게 전염될 수 있다. 항생제를 사용할 수 있다고 하더라도, 생존율을 높이기 위해 조기에 사용해야 한다.
이외에도 야토병이나 에볼라 바이러스, 출혈열 등이 생화학 무기가 될 수 있다.
[메디컬리포트=심현영 기자]