백일해(Whooping Cough)는 어린아이들의 질병으로만 여겨졌던 과거와 달리, 성인들에게도 위협이 되는 전염병으로 재조명되고 있습니다. 이 질병은 숨이 멎을 듯한 기침과 강력한 전염성으로 인해 예방접종이 필수적입니다. 백일해 예방접종의 발전은 생물공학 기술에 힘입었으며, 자연의 역할은 이 과정에서 빼놓을 수 없습니다. 한편, 백신뿐 아니라 당뇨병 치료제인 인슐린 생산에서도 자연과 과학의 결합이 돋보입니다. 인슐린은 한때 나무와 같은 자연 자원에서 추출되었으며, 배치나무(Neem tree)와 같은 식물도 당뇨병 관리의 보조적 도구로 연구되고 있습니다. 이 글에서는 백일해 예방접종, 인슐린, 그리고 식물이 가진 가능성을 연결 지어 살펴봅니다.
아이들만의 질병? 성인에게 더 치명적인 이유는?
백일해는 Bordetella pertussis라는 세균에 의해 발생하는 호흡기 감염병으로, 발작성 기침이 특징입니다. 과거에는 어린아이들에게만 치명적인 질병으로 알려졌지만, 예방접종 효과가 시간이 지남에 따라 약해지면서 성인들에게도 다시 나타나고 있습니다. 성인 환자들은 초기에는 감기와 유사한 증상을 보이기 때문에 병의 심각성을 인지하지 못하고 방치하는 경우가 많습니다. 이는 성인이 백일해의 주요 전파자가 되는 원인으로 이어집니다. 특히, 영유아나 면역력이 약한 이들과 접촉하는 성인은 반드시 예방접종을 통해 감염 가능성을 차단해야 합니다.
꽃과 나무로 만드는 백신, 자연과 과학의 만남
백일해 백신 개발에서 중요한 요소는 면역 반응을 유도하는 항원 단백질입니다. 이 항원 단백질은 Bordetella pertussis 세균에서 유래한 독소 단백질을 변형한 형태로, 인체 내에서 면역 체계를 자극하여 감염 예방 효과를 냅니다. 이러한 항원을 생산하기 위해서는 유전자 재조합 기술이 필수적으로 활용됩니다. 우선, 백일해 세균의 항원 단백질을 생성하는 유전자를 식물 세포에 삽입하는 과정이 이루어집니다. 이를 위해 애그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens)이라는 박테리아를 매개체로 사용하거나, 유전자 총(gene gun) 기술을 통해 직접적으로 유전자를 삽입하기도 합니다. 애그로박테리움은 자연적으로 식물에 유전자를 전달할 수 있는 능력을 가지기 때문에, 유전자 삽입 과정에서 매우 유용한 도구로 사용됩니다. 유전자가 삽입된 식물 세포는 특정한 배양 환경에서 대량으로 증식됩니다. 이 과정에서 식물 세포는 항원 단백질을 대량으로 생산하게 됩니다. 이 기술에서 가장 흔히 사용되는 식물은 담배 식물(Nicotiana benthamiana)으로, 성장 속도가 빠르고 유전자 변형이 용이하여 모델 식물로 널리 사용됩니다. 그러나 이외에도 다양한 식물이 백신 생산을 위한 연구에 활용되고 있습니다. 마지막으로, 배양된 식물 세포에서 항원 단백질을 추출하고 정제 과정을 거칩니다. 이렇게 정제된 단백질은 백일해 백신의 핵심 성분으로 사용되며, 사람들에게 접종되어 면역 반응을 유도합니다. 이 과정은 자연의 생산력을 활용하면서도 현대 생물공학 기술을 적용해 백신 제조를 더욱 효율적이고 지속 가능한 방식으로 발전시키는 좋은 예입니다. 백일해 예방접종은 단순히 질병을 막는 주사가 아닙니다. 이는 생명공학 기술과 자연의 협력이 만들어낸 결과물입니다. 최근에는 식물 조직 배양 기술이 백신 개발에 활용되면서 새로운 가능성을 열고 있습니다. 유전자 삽입과 식물 배양 연구자들은 담배식물(Nicotiana benthamiana)과 같은 모델 식물에 Bordetella pertussis 항원 단백질을 생성하는 유전자를 삽입하여 대량 생산하는 기술을 시도하고 있습니다. 이는 기존의 동물 세포 배양 방식보다 경제적이고 지속 가능한 생산 방법입니다. 식물 기반 백신의 장점으로는 효율적 비용이 있습니다. 식물은 대규모 재배가 가능하며, 복잡한 장비 없이도 생산성을 높일 수 있습니다. 또한 식물 세포는 인간 병원체를 매개하지 않기 때문에 전염 위험이 없이 안전합니다. 그리고 식물을 활용한 백신은 기존 방식보다 탄소 발자국이 적고, 환경에 미치는 영향도 줄일 수 있습니다. 구강 섭취 백신이라고 하여 식물을 직접 섭취하는 방식으로 면역 반응을 유도하는 백신 연구도 진행 중입니다. 이는 백신 주사를 피하고자 하는 이들에게 큰 매력으로 다가올 수 있습니다.
나무에서 얻은 약, 당뇨병 치료제의 뿌리
백일해 예방접종처럼 당뇨병 치료제인 인슐린도 자연에서 영감을 받아 개발되었습니다. 초기 인슐린은 동물의 췌장에서 추출되었지만, 식물에서 유사한 성분을 활용하려는 연구도 활발히 진행되었습니다. 배치나무는 당뇨병 관리에서 보조적 역할을 할 가능성이 있는 식물로 연구되고 있습니다. 이 나무의 주요 성분인 니밥틴(Nimbatin), 니모다이올(Nimodial)은 혈당을 낮추는 데 효과적입니다. 연구에 따르면, 배치나무의 잎과 껍질에서 추출된 성분은 혈당 강하 효과를 보여 약용 가능성을 가지고 있습니다. 그러나 한 사람의 당뇨병 치료를 위해 배치나무 추출물이 대량으로 필요하다는 점에서 지속 가능성에 대한 고민이 요구됩니다.배치나무에서 활성 성분을 추출해 당뇨병 치료를 위한 보조제로 활용하려면, 한 사람당 연간 100kg 이상의 배치나무 잎이 필요할 수 있습니다. 그러나 이러한 접근은 대규모 치료에는 한계가 있습니다. 대신 현대 생명공학 기술을 통해 이러한 성분을 합성하거나 배양해 더 효율적이고 지속 가능한 방법으로 활용하는 방향이 중요합니다. 오늘날 인슐린은 유전자 재조합 기술을 통해 대장균이나 효모에서 대량 생산됩니다. 또한, 특정 식물 세포를 이용해 인슐린 단백질을 배양하려는 연구도 진행 중입니다. 예를 들어, 담배 식물에서 유전자 조작을 통해 인슐린을 생산하는 방식은 환경 친화적이며 비용 절감의 이점을 제공합니다. 배치나무와 같은 자연 자원을 이용한 치료법은 그 자체로 매력적이지만, 대규모 치료제로 활용하기 위해서는 재배, 추출, 환경 부담 등에 대한 해결책이 필요합니다. 이 부분에서 현대 생명공학은 자연의 효율성을 모방하고 확장하여 지속 가능한 방식으로 문제를 해결하고자 합니다.
자연과 백신, 그리고 우리가 배워야 할 것들
백일해 예방접종과 당뇨병 치료제 개발에서 공통적으로 드러나는 것은 자연과 과학의 협력입니다. 백일해 백신은 식물 배양 기술 덕분에 더 경제적이고 효율적인 방향으로 발전하고 있으며, 배치나무는 당뇨병 치료를 위한 보조적 가능성을 제시하며 자연이 가진 무한한 잠재력을 보여주고 있습니다. 자연은 단순히 아름다움의 원천에 그치지 않습니다. 그것은 생명을 구하고 건강을 지키는 데 핵심적인 역할을 합니다. 식물학과 생물공학이 융합된 현재의 연구들은 우리가 자연으로부터 더 많은 것을 배울 수 있음을 상기시킵니다. 이제 우리가 할 일은 자연과 과학의 조화를 통해 건강한 미래를 만들어가는 것입니다. 플로리스트로서 식물과 생명에 대해 공부를 할수록 이런 자연과 과학의 중요성에 대해 더 느끼곤합니다.
*백일해 예방접종*은 보건소와 일반 병원에서 받을 수 있습니다.
만 12세 이하 어린이는 국가필수예방접종(NIP) 지정 의료기관에서 무료로 접종이 가능합니다. 성인과 청소년의 경우, 병원에 따라 약 2만 원에서 5만 원 정도의 비용이 발생하며, 지역과 병원에 따라 차이가 있을 수 있습니다. 접종 시기는 다음과 같습니다. 생후 2개월 첫 번째 접종, 생후 4개월 두 번째 접종, 생후 6개월 세 번째 접종, 15~18개월 네 번째 접종, 만 4~6세 다섯 번째 접종, 성인의 경우, 10년마다 추가 접종이 권장됩니다. 가까운 접종 가능 병원을 찾으시려면 건강보험심사평가원 사이트의 비급여 진료비용 정보에서 '예방접종' 항목을 선택하여 지역별 병원 정보를 확인하실 수 있습니다. 백일해는 전염성이 강한 호흡기 감염병으로, 예방접종을 통해 효과적으로 예방할 수 있습니다. 특히 영유아와 밀접하게 접촉하는 성인은 예방접종을 통해 자신과 주변의 건강을 지키는 것이 중요합니다.
