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미생물이야기 방사능 오염 극복, 미생물에 답 있다
2013-07-31 16:42:53
이엠생명과학연구원

방사능 오염 극복, 미생물에 답 있다

DNA복구ㆍ저항성 가진 미생물 활용 환경정화ㆍ치료제 개발 연구

 

원시지구에는 오존층이 생성되지 않아 태양에서 날아온 고에너지 방사능이 지구 표면에 그대로 내리꽂혔고, 유독가스가 지표면 주변을 채우고 있었다. 그러나 그런 환경에서도 박테리아(세균)로 대표되는 미생물은 잘 견디고 살아남아 이산화탄소를 산소와 수소로 바꿔 생명체가 살 수 있는 환경을 만들었다.

일본 후쿠시마 원전사고를 계기로 미생물이 갖고 있는 이러한 방사능 저항능력이 최근 주목받고 있다. 특히 해외에서는 미생물에서 발견한 방사능 저항성 단백질을 방사능 치료제 개발로 연결하려는 시도까지 이뤄지고 있다.

현재까지 알려진 가장 대표적인 방사능 저항 미생물은 `다이노코쿠스 라디오듀런스(Deinococcus radiodurans)'.

남극, 북극 등 극한상황에서도 잘 살아남는 미생물로, 체르노빌 원전 사고지역의 생태계를 조사하던 과학자들에 의해 처음 발견됐다. 생물의 씨가 마르다시피 한 이 지역에서 이 미생물만 번성하고 있었던 것. 연구결과 사람이 7시버트의 방사선을 받으면 100% 죽는 것과 달리 이 미생물은 그 1400배 이상인 1만시버트에서도 살아남는 것으로 밝혀졌다.


미 항공우주국(NASA)이 발사한 우주선에 실려 강한 태양광선과 방사선에 노출된 환경에서도 별 상처를 입지 않고 귀환했다. 높은 양의 방사능은 생물의 DNA를 파괴하는 데 이 미생물은 완전히 파괴된 DNA 이중나선을 24시간 내에 완벽하게 수리해 냈다. 과학자들은 특정 단백질이 손상된 DNA를 빠르게 복구하고, 다른 생물체보다 300배 높은 망간금속이 단백질 손상을 막는다는 사실을 알아내고 후속연구를 계속하고 있다.

한국원자력연구원 이승엽 박사 등 연구진은 산소가 거의 없는 땅 속 깊은 곳에 사는 `스와넬라(Shewanella)'라는 박테리아가 방사성 우라늄을 보다 안정된 형태로 바꾼다는 사실을 발견해 지난해 11월 국제학술지에 발표했다. 이 미생물은 방사능으로 오염된 물에서 우라늄만 선택적으로 잡아먹고 원래의 자연계에 존재하는 안정된 상태로 바꿔놓는 것으로 밝혀졌다. 특히 이 과정에 소량의 인을 첨가하면 우라늄보다 안정된 광물인 닌교아이트로 바뀐다는 사실도 발견됐다. 연구진은 이에 앞서 2008년에는 고준위폐기물 처분연구 과정에서, 지하연구시설 안의 지하수에서 금속의 환원반응을 일으켜 우라늄, 크롬, 테크니슘 등 방사성 금속이 물에 녹지 않고 가라앉게 함으로써 핵물질이 확산되지 않게 하는 박테리아 20여종을 찾아내기도 했다.

같은 연구원 소속인 정읍방사선과학연구소 연구진은 방사선을 쪼이면 특이하게 번식이 크게 활발해지는 미생물을 발견해 국제특허를 출원하고 후속연구를 진행하고 있다.

미생물의 이러한 특성은 방사능 오염지역 정화와 방사능 피폭 환자 치료 등에 활용될 수 있다. 다이노코쿠스 라디오듀런스를 연구하는 해외 연구자들은 미생물에 들어있는 고농도 망간화합물을 활용하면 방사능으로 오염된 환경 정화와 치료제 개발로 이어질 것으로 내다보고 있다. 특히 망간화합물이 특정 단백질의 DNA 복구능력을 향상시키는 역할을 하는 것이라는 예측이다.
원자력연 연구진은 스와넬라균이 향후 사용후핵연료를 고준위 방사성 폐기물로 지하 깊은 곳에 영구처분할 때 방사능 오염을 최소화하는 데 활용될 수 있을 것으로 보고 있다. 또 방사선에 노출되면 번식이 크게 활발해지는 미생물은 산업현장에서 쓰이는 효소의 생산효율을 높이고, 방사선과 유전자 치료를 병행한 치료법 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대하고 있다.

방사능 치료제 개발에 한발 앞선 기업들도 있다. 미 바이오벤처인 클레블랜드바이오랩스는 방사능 노출로 인한 세포사를 막아주는 치료제인 `CBLB502'를 개발하고, 임상시험을 하고 있다. 이 물질은 특정 미생물에 있는 항산화 및 생리활성 물질을 추출한 것이다. 체르노빌 사고현장에 투입된 소방관들이 노출된 방사선량과 비슷한 정도를 원숭이에 노출시킨 후 이 물질을 투여한 결과 67%가 살아남고, 이 물질을 투여하지 않은 원숭이는 생존률이 25%에 그친 것으로 나타났다. 약 150명의 사람을 대상으로 한 임상시험이 이뤄졌으며, 2012년말까지 FDA 판매승인을 신청한다는 게 개발업체의 목표이다.

 

출저;http://www.dt.co.kr/contents.html?article_no=2011040602011557650002




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