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[바이오토픽] 인체에 무해한 단파장 자외선으로 인플루엔자 확산을 막는다
의학약학 양병찬 (2018-01-05 09:29)

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연구자들은 안전한 자외선을 이용하여 공항을 살균하는 날이 올 거라고 생각하고 있다.
/ @ Science

병원과 실험실에서는 종종 자외선(UV) 램프를 이용하여 미생물을 죽이지만, 이 관행에는 한 가지 중요한 단점이 있다. 사람에게 해를 끼칠 수 있다는 것이다. 따라서 살균용 UV 램프는 사람이 없는 수술실이나 연구실 후드(lab hood)에서만 사용된다. 이제 과학자들은 '파장이 짧은 살균용 UV 램프가 인체에 무해하다'는 사실을 발견했다. 이는 이론적으로 학교, 붐비는 비행기, 식품가공 공장, 심지어 수술실과 실험실에서 질병의 전파를 막는 도구로 사용될 수 있을 것으로 보인다.

UV의 살균효과는 미생물의 유전물질이나 단백질을 유지하는 분자결합을 파괴하는 데서 유래한다. 가장 널리 사용되는 UV는 254나노미터(nm)짜리인데, 이는 비교적 파장이 짧은 C 범주(UVC)에 속하지만, 피부와 눈을 관통하여 암과 백내장을 초래할 수 있다. 그래서 지난 4년 동안, 미국 컬럼비아 의대의 데이비드 브레너 박사(물리학)가 이끄는 연구진은 파장이 좀 더 짧은 "far UVC"가 눈이나 피부의 바깥층을 통과할 수 있는지를 테스트해 왔다. 그 결과, far UVC는 표면의 세균들을 체거하지만 실험용 마우스에게는 해를 끼치지 않는다는 것으로 밝혀졌다.

다음으로, 연구진은 far UVC가 많은 공공장소의 주요 골칫거리, 즉 공기매개 미생물(airborne microbe)을 처치할 수 있는지 여부를 테스트했다. 먼저, 그들은 실내에서 인플루엔자를 분무한 다음 222nm의 UVC 램프에 노출시켜 봤다. 그런 다음 실내의 비말 샘플을 채취하여 (인플루엔자에 취약한) 개의 신장세포에 도포했다. 그 결과, UVC에 노출된 샘플은 세포를 감염시키지 못하는 데 반해, UVC에 노출되지 않은 샘플은 세포를 감염시키는 것으로 나타났다. 연구진은 이상의 연구과정 및 결과를 정리하여 2017년 12월 28일자 bioRxiv에 업로드했다(참고 1). "만약 후속연구를 통해 재현된다면, 이번 연구결과는 질병전파를 차단하는 데 효과적일 것으로 보인다"라고 인디애나 대학교 공중보건대학원에서 UVC의 살균효과를 연구하는 숀 깁스 박사(산업위생학)는 말했다.

브레너 박사는 5년 전, 한 친구가 가벼운 수술을 받으러 병원에 갔다가 약물내성 세균에 감염되어 세상을 떠나고 난 뒤 UVC의 살균효과에 관심을 갖게 되었다. 그는 2017년 4월 행한 TED 강연에서(참고 2) "슈퍼버그와의 개인적 전쟁을 선포한다"고 말한 바 있다.

브레너 박사는 마리 퀴리가 설립한 방사선 연구시설에서 오랫동안 이온화방사선(ionizing radiation), 엑스선, 감마선을 전문적으로 연구하며, UVC의 살균효과에 별로 관심을 보이지 않았었다. 그러나 친구가 목숨을 잃은 후, 그는 이런 생각을 품기 시작했다. "사람들은 far UVC가 세균을 죽인다는 사실을 확실히 증명했지만, 그게 인간의 세포를 관통할 수 없다는 사실과 연관시키지는 않았다."

브레너 박사가 이끄는 연구진은 - 라식 수술에서 사용되는 것으로 가장 유명한 - 엑시머 램프(excimer lamp) 분야의 최근 성과를 이용했다. 엑시머 램프는 그립톤(krypton)과 염소 가스를 혼합하여 - 광범위 스펙트럼(broad spectrum)과 대조되는 - 단일파장 광자(single-wavelength photon)를 생성하는데, 파장의 범위가 207~222nm에 해당된다. 연구진은 램프에 필터를 추가하여, 원하는 파장만 남기고 다른 파장을 모두 제거했다. "만약 원하는 파장의 단일광을 만드는 기술이 없었다면, 우리의 아이디어는 공염불에 불과했을 것이다"라고 브레너 박사는 말한다. 램프 하나당 비용은 1,000달러 미만인데, 기술향상과 대량생산이 결합된다면 비용절감이 가능할 것으로 보인다. 그러나 그는 자신의 상업화 계획에 대해서는 언급을 회피했다.

"흔히 제시되는 계산결과에 따른 예측치를 감안할 때, 이번 연구에서 밝힌 살균효과는 매우 놀라운 수준이다. 그들의 방법론은 언뜻 보기에 정확해 보이지만, 동료심사를 거칠 필요가 있다"라고 UVC의 살균효과를 연구해온 하버드 공중보건대학원의 제임스 맥데빗 박사(산업위생학)는 말했다. "설사 222nm가 비교적 안전하더라도, 노출 한계는 여전히 존재한다(참고 3). 또한 222nm는 254nm만큼 광범위한 세균과 바이러스를 죽일 수 없다. 마지막으로, 천장에 매달린 램프는 공기 중의 세균과 바이러스를 제거할 수는 있지만, 세균에 오염된 표면에는 별로 영향을 미치지 못할 것이다"라고 그는 덧붙였다.

브레너 박사가 이끄는 연구진은 다양한 용량에서 안전성과 효과를 평가하기 위해, 좀 더 많은 후속연구를 실시할 계획이다. "만약 모든 일들이 순조롭게 진행된다면, 향후 몇 년 내에 관계당국의 승인에 필요한 데이터를 확보할 수 있을 것이다"라고 브레너 박사는 말했다.

※ 참고문헌
1. http://dx.doi.org/10.1101/240408
2. https://www.ted.com/talks/david_brenner_a_new_weapon_in_the_fight_against_
superbugs#t-50642

3. http://www.irpa.net/irpa8/cdrom/VOL.1/M1_189.PDF

※ 출처: Science www.sciencemag.org/news/2018/01/could-ultraviolet-lamps-slow-spread-flu

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로 활발하게 활동하...
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  댓글 1
회원작성글 연굼  (2018-01-10 11:23)
254nm 나 222nm 나 ~30nm 정도 차이밖에 안 나는데 투과력이 이렇게 많이 다른 게 언뜻 이해는 안 가네요.
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포스텍 생명과학과
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