여러 번 빨아 쓰는 마스크 및 코로나19 치료 항체와 15분 진단키트 당장 못 쓰는 이유

코로나19[COVID-19] 환자수가 전세계적으로 급증하는 가운데 과학자들의 대응 노력도

속속 공개되고 있다.

불안에 떠는 국민에게 답을 주는 과학 연구들이 공개되면서 이에 대한 국민의 기대감도

어느 때보다 커지고 있다.

국내에서도 마스크 부족 현상을 해결해 줄 나노필터 nanofilter 마스크는 물론, 코로나19 치료

항체 후보, 새로운 신속 진단 기술 등이 언론을 통해 공개되면서 국민의 관심이 커지고 있다.

 

최근 가장 많이 주목 받는 기술로 20회 이상 빨아 써도 성능이 유지되는 마스크 기술이 꼽힌다.

김일두 KAIST 신소재공학과 교수 연구팀은 지난 3월 16일 최소 20번을 세탁해도 필터 효율이 94%

유지되는 나노섬유 필터를 개발해 마스크 수급 문제를 해결할 가능성을 제시했다.

 

한국화학연구원 신종바이러스(Convergence for Emerging Virus Infection, CEVI) 융합연구단도 3월 초

코로나19 치료제 개발에 쓰일 수 있는 항체 후보물질 3개를 예측한 연구결과를 내놨다.

 

포항공대[Pohang University of Science and Technology, 포스텍 POSTEC]은 장승기 생명과학과 교수

연구팀이 15분만에 바이러스 감염 여부를 판별할 수 있는 진단기구인 '압타머 Aptamer'를 개발했다고

지난 3월 19일 발표했다.

 

압타머는 분자 집게 Molecular Tweezer'의 일종이며, 안정된 3차구조를 가진 단일가닥 핵산으로서

높은 친화성과 특이성을 갖고 있어 표적분자와 쉽게 결합한다. 맞춤 fitting이란 뜻을 가진 라틴어

aptus에서 유래된 용어다.

 

이들 연구성과는 현 상황에서 가장 필요한 것처럼 보인다. 특히 나노필터 마스크는 국내에서

마스크 공급 부족 현상이 이어지면서 구매에 어려움을 겪는 시민들에게 큰 호응과 기대를 모으고 있다.

일부 언론의 집중 부각으로 코로나19에 취약한 연령층인 장년층과 노년층 사이에선 입소문과

소셜미디어를 타면서 마스크가 곧 도입될 것이란 기대감에 부풀고 있다.

 

하지만 전문가들은 "이들 연구가 우수한 성과인 것은 분명하지만 당장 현장에서 활용하기 어렵다"고

입을 모든다.

인체에 직접 쓰이는만큼 안전성, 유효성, 효능 등 넘어야 할 산이 많다는 점에서

낙관론을 경계해야 한다는 것이다.

 

국내 과학계는 남의 연구에 문제점이나 한계를 지적하는 일을 꺼리는 편이다.

자신의 연구를 지적 받기 싫어하는 문화도 있고 괜히 다른 사람의 업적에 찬물을 끼얹는 것 같아

불편해 하는 전문가들이 많다.

하지만 남의 연구 성과를 폄훼하는 것이 아닌 이들 연구성과가 현장에 안전하게 도입되기 위한 차원에서

최근 국민의 눈과 귀를 집중시키고 있는 연구성과와 적용결과를 짚어봤다.

 

■나노필터 마스크 독성평가 거쳐야

 

<호주 시드니공항에서 상하이발 중국동방항공 승무원들이 마스크를 쓴 채로 도착. 연합뉴스 제공>

 

김일두 교수가 개발한 나노필터는 나노섬유의 정렬 방향을 열십자[十] 형태로 제조할 수 있는 기술이다.

구멍 크기가 100~500nm[나노미터 nanometer: 1nm는 10억 분의 1 m]인 미세한 필터를 만드는 기술을

확보하고, 섬유 종류와 두께, 밀도 등을 조절해 KF80~95까지 여과 성능을 낼 수 있는 필터라는 것이다.

연구팀은 이와 함께 하루 1500매를 생산하는 제조 설비도 갖추고 있어 마스크 품귀 문제를 해결할 수

있을 것으로 소개했다.

 

그러나 3월 23일 충북 오송 질병관리본부에서 열린 정부부처 합동 마스크 수급 상황 브리핑에서 양진영

식약처 차장은 "나노필터 마스크를 국민들에게 신속하게 제공하는 게 필요하겠지만, 나노필터는 사실상

새로운 물질"이라며, "정식 허가 신청이 없었으며, 안정성에 대한 자료가 제출되면 심사할 것"이라고 선을

그었다.

 

일부 언론에선 규제 때문에 마스크 도입이 늦어지고 있다고 보도했다.

하지만 전문가들은 4차 산업혁명을 막는 규제와 인체 독성문제와 관련된 규제를 동일선상에 두는 것은

극히 위험한 발상이라고 지적한다.

 

실제로 마스크에 사용된 소재는 사람 입에 직접 닿아 코나 입을 통해 호흡기로 바로 들어간다.

나노필터에 사용된 유기용매 잔류 여부나 나노필터에서 나오는 나노물질에 대한 안전성을

세심하게 검토해야 한다는 것이다.

 

나노입자가 몸 속으로 들어왔을 때 어떤 부작용이 있는지도 살펴봐야 한다. 이른바 독성평가다.

급성 독성 및 돌연변이 독성 등 기본적인 독성에 대한 평가와 안전성 기준이 마련돼야 한다는 게

전문가들의 지적이다.

 

류재천 KIST 통합위해성연구단장은 "마스크 필터는 입에 닿는다는 점에서 나노소재든 화학물질이든

모두 독성실험을 해야 한다"며 "가습기와 살균제 참사에서 보았던 것처럼 아무리 마스크 수급이

급하다고 해도 나노입자로 인한 독성은 시간이 걸리더라도 차분히 연구해야 할 것"이라고 밝혔다.

류 단장은 또 "독성에 대한 검증은 최소 3개월에서 6개월이 걸린다"고 덧붙였다.

 

■코로나19 치료용 항체는 아직 모형실험 결과에 불과하므로 살아 있는 바이러스로 실험 필요

 

<코로나19를 일으키는 사스코로나바이러스2[SARS-CoV-2]의 3D 구조(먼쪽), 인체 세포 침입에 중요한 역할을 하는 바이러스 표면의 돌기 단백질 3D 구조(앞쪽)[NIH 제공]>

 

한국화학연구원 CEVI 융합연구단이 공개한 코로나19 치료용 항체 후보물질은 모형물질을 이용하여

예측한 결과이다. 사스 SARS  중화항체 2개와 메르스 MERS 중화항체 1개 등 모두 3개의 항체물질이

코로나19 바이러스의 돌기[스파이크 spike] 단백질에 결합할 수 있는 것으로 컴퓨터 모형실험으로

확인된 것이다.

 

중화항체는 바이러스가 인체 세포 안으로의 침입을 차단한다는 점에서 백신 개발에 필수적이다.

연구진이 예측한 중화항체는 모두 코로나19 바이러스가 갖고 있는 특이 구조의 돌기 단백질과

결합함으로써 인체 세포 침입을 막을 수 있는 것으로 분석됐다.

중화항체는 바이러스가 인체 세포로 침입할 때 핵심 역할을 하는 돌기 단백질을 무력화시키는 항체다.

 

연구진은 현재 예측한 항체 후보물질이 실제로 코로나19 바이러스와 결합하는지의 여부를 연구중이다.

아직은 항체 후보일 뿐 실제 코로나19 바이러스에 통하는지 검증하고 있다는 의미다.

만약 예측한 대로 코로나19 바이러스와 결합한다면 인체 내에서의 효과도 검증해야 한다.

효과가 검증되면 백신은 물론 치료 및 진단 기술 개발에 도움이 된다.

 

박대의 CEVI 융합연구단 선임연구원은 "현재 살아있는 코로나19 바이러스에도 결합하는지를 검증하는

작업을 진행중인데, 4월 중 마무리될 것으로 보인다"며, 이후에는 실제로 바이러스가 사람 세포에

침입하는지 확인하는 실험이 필요하다"고 말했다.

4월까지 진행된 검증 과정에서 유효한 결과가 나오면 계속 연구를 추진할 지 결정하는 것이다.

 

박 선임연구원은 "보통 항체를 알아내고 실험 등을 거쳐 백신이나 치료제에 활용되려면 1년 이상 걸린다"

면서도 "효과가 있으면 현재 유력 치료제로 검토되는 에볼라 치료제인 '렘데시비르 Remdesivir'처럼

긴급 임상을 통해 개발 기간을 앞당길 수 있을 것"이라고 밝혔다.

 

■압타머 이용한 코로나19 신속 진단키트 대량 생산할 시설이 없다

 

<미국 CDC가 승인한 코로나19 진단키트. 검사에는 6시간의 시간이 걸리지만 정확도가 현재로서는 가장 높은 검사기술. 검출하는 유전자만 일부 다를 뿐 전세계가 비슷한 방식인 RT-PCR기술을 사용한다. [US CDC 제공]>

 

포스텍이 3월 19일 공개한 성과는 코로나19 확진 여부를 15분 만에 판별할 수 있는 압타머 진단법이다.

현재 국내에서 사용하는 코로나19 진단법인 분자진단법[RT-PCR]이 6시간 이상 걸리는 반면,

압타머를 이용하면 15분 만에 진단이 가능하다는 연구결과인 것이다.

 

압타머 Aptamer는 단일가닥 DNA나 RNA인 핵산물질 또는 펩티드 peptide[짧은 길이의 단백질을 말하며,

길이가 긴 펩티드를 폴리펩티드 polypeptide 즉 단백질이라 부른다]이다.

간단한 저분자 물질에서부터 단백질 같은 고분자 물질에 이르기까지 다양한 표적물질에 결합하는

분자 집게로 불린다.

 

연구팀은 인플루엔자 바이러스의 외피 envelope 단백질에 결합하는 새로운 압타머를 개발했다.

이 압타머 쌍을 이용해 색깔 변화만으로 바이러스 감염 여부를 진단하는 것이다.

실제로 연구팀은 개발한 압타머를 가지고 실험실에서 바이러스를 대량으로 실험을 진행했다.

그 결과 감염 여부를 15분 안에 파악할 수 있는 것으로 나타났다.

 

다만 일각에서는 관련 생산시설이 마련되어 있지 않다는 점을 이유로 압타머를 이용한 진단키트 개발에

당장 기대를 걸 수 없다고 주장한다.

 

진단키트 관련 한 전문가는 "압타머를 이용한 진단키트의 최대 단점은 아직 상용화되지 않았다는 점"

이라며 "관련 산업이 형성되지 않아 제반시설이 없다"고 말했다.

이어 "지금 당장 중요한 것은 증명된 진단키트를 빨리 생산해 공급하는 것"이라며,

"분자진단법이나 항체진단법에 비해 상대적으로 신기술인 압타머를 이용한 진단키트는 현재 시점에선

대량생산이 불가능하다"고 덧붙였다.

 

또 다른 전문가는 "압타머를 이용한 진단키트는 조금 더 검증이 필요하다"며

"실험실에서 바이러스를 대상으로 테스트한 것과 실제 임상실험을 통해 사람을 대상으로 한 것과는

결과가 다르다"고 설명했다.

 

※이 글은 동아사이언스 인터넷판 2020. 3. 24 17:00 기사를 옮겨쓴 것이며, 일부 내용은 새샘이 수정·

보완하였다.

 

2020. 3. 25 새샘