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[바이오토픽] 엽기적인 모기 퇴치법: 다이어트 약으로 뱀파이어의 식욕을 잠재운다
생명과학 양병찬 (2019-02-08 09:38)

엽기적인 모기 퇴치법
“No thanks, I’m stuffed.” @ 록펠러 대학교(참고 1)

'배고픈 모기'는 인간에게 백해무익인 것 같다. 고작해야 인간을 물어뜯는 골칫거리고, 최악의 경우 치명적인 질병을 퍼뜨리니 말이다.

이제 연구자들은 모기의 물어뜯기를 중단시키는 기발한 방법을 개발했다. 그 내용인즉, 인간의 다이어트약을 이용하여, 그들로 하여금 포만감을 느끼게 하는 것이다. 이번 연구는 2월 7일 《Cell》에 발표되었으며(참고 2), 언젠가 질병의 확산을 통제하는 데 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

"그것은 탁월한 연구다"라고 영국 에지힐 대학교의 클레어 스토로드(모기 생물학)는 말했다. "야생에서 사용되려면 갈 길이 멀지만, 연구진이 제안한 방법은 개념검증(proof of principle)의 관점에서 볼 때 전망이 매우 밝다."

모기 다이어트 프로젝트

암컷 이집트숲모기(Aedes aegypti)는 다른 모기들과 마찬가지로 알을 낳는 데 필요한 단백질을 섭취하기 위해 피를 빨며, 그 과정에서 뎅기열과 같은 질병을 퍼뜨린다(참고 3). 그러나 일단 정량(定量)을 채우고 나면, 며칠 후 알을 낳을 때까지 물어뜯기를 멈춘다.

록펠러 대학교의 레슬리 보스홀(신경생물학)은 "이 같은 생물학적 과정을 하이재킹하여 모기의 식욕을 잠재울 수 있지 않을까?"라는 의문을 품었다.

선행연구에서는 "신경계의 의사소통 수단인 신경펩타이드(neuropeptide)를 이용하여 모기의 식욕을 통제할 수 있다"고 제안한 적이 있다(참고 4). 보스홀이 이끄는 연구진은 "뉴로펩타이드 Y(NPY) 수용체가 특히 중요하다"고 생각했다. 왜냐하면, 그것은 많은 동물(인간 포함)의 먹이찾기 행동(food-seeking behaviour)에 관여하는 분자경로의 일부를 구성하기 때문이다.

인간의 식욕억제제 중 일부는 이미 NPY 수용체를 겨냥하고 있다. 그래서 보스홀은 엽기발랄한 접근방법을 사용하기로 결정했으니, 그것은 "모기에게 인간의 다이어트약을 먹인 다음, 어떤 결과가 나오는지 확인해 보는 것"이었다.

실험 결과, 보스홀의 예상이 적중했다. 다이어트약을 포함하는 수용액을 섭취한 모기는 대조군 모기보다 '인간 냄새를 피우는 미끼'에 덜 접근하는 것으로 나타난 것이다. 그리고 모기의 식욕은 이틀 동안 억제되는 것으로 나타났다.

유전자편집을 이용한 확인

이번 연구에 사용된 약물은 원래 인간의 수용체에 작용하도록 설계되었으므로, 연구팀은 그게 모기의 어느 부분에 작용하는지 확인하고 싶어 했다. 그래서 그들은 49개의 상이한 모기 단백질을 조직배지(tissue culture)에서 배양하며, 어떤 것이 약물에 반응하는지 조사했다. 조사 결과, NPY 유사수용체 7(NPYLR7) 하나만이 약물에 반응하는 것으로 나타난 것이다.

다음으로, 연구진은 CRISPR 유전자편집을 이용하여 모기의 NPYLR7에 변이(적절한 기능을 방해하는 변이)를 도입했다. 그런 다음 그 모기에게 약물을 투여했더니, 아무런 효과가 나타나지 않았다. 이는 NPYLR7이 모기의 식욕을 조절하는 핵심요소임을 시사한다.

이번 프로젝트는 빌&멜린다 게이츠 재단(Bill & Melinda Gates Foundation)의 대표자가 한 컨퍼런스에서 발표된 초기결과에 관심을 표명한 후 시작되었다. 빌&멜린다 게이츠 재단에서는 뎅기열이나 말라리아와 같은 모기매개질환(참고 5)에 대한 연구비를 지원하고 있다. "나는 그때 큰 용기를 얻었다. 세계 공중보건에 기여하는 주요단체에서 '과학소설'로 생각하지 않는다면, 가능성이 있는 거라고 생각했다"라고 보스홀을 회고했다.

그러나 게이츠 재단의 대표자는 문제점도 지적한 바 있다. "모기를 통제하는 방법은 야생에서 인간의 약물에 의존하지 않을 수 있는데, 그럴 경우 인간에게 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있다"고 말이다. 그래서 연구진은 모기의 NPYLR7 수용체를 활성화시키는 분자를 찾아내기 위해, 수십만 개의 소분자(small molecule)들을 분석하기 시작했다. 그리하여 마침내 '모기의 식욕을 억제하는 유망한 화합물' 6개를 선정했다.

야생으로 가즈아!

"우리가 찾아낸 여섯 가지 분자는 연구실 밖에서 질병확산을 막는 데 사용될 수 있을 것이다"라고 보스홀은 말했다. "지금 당장 모든 모기들에게 '우리가 만든 약물을 섭취하라'고 설득할 수 있다면, 향후 2-3일 동안 지구상의 모든 모기들이 식욕을 잃을 것이다. 그들이 인간을 덜 물어뜯는다면, 질병확산도 줄어들 것이다. 그것은 우리의 꿈이다."

그러나 보스홀은 갈 길이 아직 멀다는 것을 인정한다. 그들이 확인한 화합물 중에서 가장 강력한 것도 모기의 행동에 영향을 미치려면 매우 높은 농도로 투여되어야 하는데, 야생에서 그런 프로젝트를 수행하려면 어마어마한 비용이 들기 때문이다. 그녀는 의약화학자(medicinal chemist)들과 팀을 이루어, 화학적 조작을 통해 더욱 강력한 분자를 만들 수 있기를 바라고 있다.

또한 연구진은 다른 곤충들(예: 나비)에게 영향을 미치지 않고, 오로지 모기만 유혹하는 방법을 개발할 필요가 있다. "그 방법이 야생에서 사용되려면, 선택성(selectivity) 문제가 반드시 해결되어야 한다"라고 런던 위생 및 열대의학대학원(London School of Hygiene and Tropical Medicine)에서 역학모델을 연구하는 올리버 브래디는 말했다.

"미끼를 이용하여 이집트숲모기를 유혹하려면, 인간을 모방하는 적절한 향기(참고 6)와 고농도의 이산화탄소를 방출해야 한다. 그러려면 매우 복잡하고 값비싼 덫이 필요하다"라고 그는 말했다.

Mosquito Video Abstract (VIDEO)


※ 참고문헌
1. https://www.rockefeller.edu/news/24955-new-findings-make-mosquitos-satisfied-safer-around/
2. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)31587-3
3. https://www.nature.com/news/dengue-vaccine-aces-trailblazing-trial-1.19576 (한글번역 http://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=270588&SOURCE=6)
4. https://doi.org/10.1016%2F0022-1910%2894%2990158-9
5. https://www.nature.com/news/2005/051024/full/051024-14.html
6. https://www.nature.com/news/mutant-mosquitoes-lose-lust-for-human-scent-1.13089

※ 출처: Nature https://www.nature.com/articles/d41586-019-00511-4

 

 

오늘도 우리 몸은 싸우고 있다

 

 

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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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