왁스먼과 결핵약 스트렙토마이신

1900년대 중반이 되면서 병원의 핵심적인 결핵結核 tuberculosis(TB) 진단 기술은 어느 정도 갖추어졌다.

환자가 기침, 가래가 심해 병원을 찾으면 의사는 라에네크 Laennec가 개발한 청진법을 이용해 폐의 어느 부위의 소리가 이상한지 확인하고, 뢴트겐 Röntgen이 개발한 엑스선線 X-ray을 찍어 결핵의 침범 부위를 정밀하게 살폈다.

가래(객담喀痰) 검사를 통해 코흐가 발견한 결핵균이 있는지도 확인했다.

여기까지는 오늘날의 병원과 크게 다르지 않다.

하지만 그 이후 결핵 요양소에 들어가야 했다.

치료제가 없었기 때문이다.

결핵 환자들은 결핵 요양소에서 자신의 삶과 완전히 분리된 채 1~2년 동안 다른 환자들과 살면서 운명을 시험했다.

운이 좋아 살아 돌아온 사람도 있었다.

페니실린 penicillin이 등장한 이후 인류는 수많은 미생물 감염을 치료할 수 있었기 때문에 결핵 환자들도 큰 기대를 걸었다.

하지만 아쉽게도 결핵은 페니실린으로 치료되지 않았다.

결핵균 Mycobacterium tuberculosis(미코박테륨 튜베르큘로시스)은 두껍고 불투명한 왁스 wax(지방산) 성분의 미콜산 mycolic acid으로 된 보호막에 둘러싸여 있어 페니실린 치료에 결핵균이 죽지 않기 때문이었다.

 

 

셀먼 왁스먼(출처-위키백과 https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%85%80%EB%A8%BC_%EC%97%90%EC%9D%B4%EB%B8%8C%EB%9F%AC%ED%96%84_%EC%99%81%EC%8A%A4%EB%A8%BC)

 

곰팡이에서 페니실린을 발견한 이후 많은 의학자들이 항생제의 원료를 더 많이 찾기 위해 자연을 뒤졌다.

우크라이나 Ukraine 출신 토양미생물학자 셀먼 왁스먼 Selman Waksman도 그중 하나였다.

그는 주로 흙속의 미생물, 그중에서도 특히 곰팡이 균사와 비슷하게 생긴 가늘고 긴 필라멘트 filament 실 모양의 세포를 가진 세균인 방선균放線菌(바퀴살균) Actinomyces(악티노마이세스)에 관심을 갖고 연구하고 있었다.

 

지금 판매중인 스트렙토마이신(출처-https://www.rpicorp.com/products/antibiotics/antibiotics-q-z/streptomycin-sulfate-25-g.html)

 

한 농부가 집에서 키우는 병아리가 이상한 소리를 낸다며 전염병을 의심해 연구소에 신고했다.

신고를 받은 실험실 연구원은 병아리 목 안에 미생물 딱지가 있는 것을 보고 꺼내 배양했다.

그 미생물은 방선균의 한 종류였다.(지금 치료제로 이용되고 대부분의 항생제는 방선균에서 얻어진다)

연구원은 채취한 미생물을 방선균 전문가 왁스먼에게 보냈다.

왁스먼 연구팀은 받은 방선균 시료를 가지고 여러 병원체와 반응시켰는데 놀랍게도 결핵균에 매우 좋은 효과가 있었다.

방선균의 이름은 스트렙토마이세스 그리세우스 Streptomyces griceus였고, 이렇게 발견한 항생물질이 '스트렙토마이신 Streptomycin'이었다.

동물 실험에서 놀라운 효과를 보여준 스트렙토마이신은 1944년 결핵으로 죽어가는 21세 여성에게 투여되어 그녀를 끝내 완치시켰다.

왁스먼은 1947년부터 스트렙토마이신을 시중에 발매했다.

그가 결핵 치료제를 발견한 공로로 노벨상을 받은 것은 발매 후 5년이 지난 1952년이었다.

그러나 결핵은 만만치 않았다.

스트렙토마이신을 단독으로 사용할 경우 일시적으로 호전되는 듯하다 다시 재발하는 경우가 빈번했다.

결핵균이 치료 약물에 내성을 갖게 되었기 때문이다.

 

이런 상황에서 두 번째 결핵 치료 약물이 등장했다.

미국 생화학자 프레데릭 베른하임 Frederick Bernheim은 배양한 결핵균에 소량의 아스피린 aspirin(아세틸 살리실산 acetylsalicylic acid, ASA)을 첨가하자 결핵균의 산소 소모량이 2배로 증가한다는 사실을 알게 되었다.

여기서 아이디어 idea를 얻은(착안着眼한) 과학자가 있었다.

요르겐 레만 Jörgen Erik Lehmann(1898~1989)이라는 덴마크 Denmark 의사였다.

레만은 생각했다.

"아스피린을 투여했을 때 결핵균이 필요로 하는 산소가 2배로 늘어났다면, 아스피린을 많이 넣을수록 결핵균이 산소 부족으로 죽지 않을까?"

레만은 아스피린(아세틸 살리실산)을 화학적으로 변형시켜 '파라-아미노살리실산 para-amino salicycilic acid(PAS)'을 만들었다.

이 약제는 다행히 결핵 치료에 효과가 있었다.

이렇게 해서 스트렙토마이신과 PAS라는 결핵약이 발견되었다.

이 두 가지를 조합해 사용하면 기본 치료제를 따로 사용하는 것보다 훨씬 더 좋은 효과를 얻을 수 있었다.

인류를 마지막까지 괴롭혔던 결핵이란 질환도 마침내 의학자들의 노력으로 제압되기 시작한 것이다.

 

 

질환 치료제에 대한 정리를 해보자.

1900년대 초부터 여러 기업들이 본격적인 항생제 개발에 뛰어들었다.

독일에서 먼저 괄목할 만한 성과가 나왔다.

독일의 도마크 Domagk는 염료에 여러 가지 화학물질을 합성해 미생물 감염을 치료하는 약물 개발을 시도한 결과 '프론토실 prontosil'이라는 결과물을 얻었다.

프론토실은 염료에 결합된 술폰아마이드 sulfonamide라는 성분이 항균 효과가 있었기 때문에 설파제 sulfa drugs라는 이름으로 불렸다.

설파제는 감염증에 효과가 있었으나 아이들에게 먹이는 물약을 만드는 과정에서 치명적인 약물 사고가 발생하기도 했다.

 

우리에게 가장 유명한 항생제 '페니실린'은 우연과 우연이 거듭되어 우리에게 다가왔지만, 우연을 발견으로 이끈 플레밍 Fleming의 역할을 무시할 수는 없다.

플레밍에 이어 페니실린의 중요성을 간파하고 그것의 대량생산을 성공시킨 플로리 Florey와 체인 Chain도 잊으면 안 되는 의학자다.

 

페니실린이 결핵에 효과를 보이지 않아 아쉬워하던 왁스먼 Waksman은 토양미생물 방선균에서 '스트렙토마이신'이라는 항생제를 찾아냈다.

스트렙토마이신은 결핵에 효과가 있었지만 결핵균의 내성은 빨리 나타났다.

아스피린이 결핵균의 산소 소모량을 증가시킨다는 사실에서 착안한 레만은 아스피린 성분으로 결핵을 치료하는 PAS라는 약물을 개발했다.

스트렙토마이신과 PAS의 두 가지 약을 사용함으로써 결핵 환자들은 희망을 얻었다.

이처럼 의학자들은 감염병을 하나둘 정복해나갔다.

 

※출처
1. 김은중, '이토록 재밌는 의학 이야기'(반니, 2022)
2. 구글 관련 자료
 
2025. 3. 28 새샘