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수학으로 말라리아 백신 분석하는 한인
말라리아 병원충 진화 연구로 백신 전략 개선 모색

김태형 기자 2024-06-18 0
사진출처 = 프리픽
사진출처 = 프리픽
토론토 대학교 생태학 및 진화생물학과 박사과정을 밟고 있는 정영서 씨. 본인 제공.
토론토 대학교 생태학 및 진화생물학과 박사과정을 밟고 있는 정영서 씨. 본인 제공.

(토론토) 토론토 대학교 박사과정에 재학 중인 한인 학생이 말라리아 전염병에 대한 백신 전략에 중요한 영향을 미칠 수 있는 현상을 연구하고 있어 눈길을 끌고 있다.

'백신 유도 진화(vaccine-driven evolution)'라 불리는 이 현상은 병원체의 백신에 의한 진화가 면역 체계를 피하는 등의 방법으로 질병을 더 잘 일으키도록 할 수 있는 가능성을 설명한다. 토론토 대학교 생태학 및 진화생물학과 박사과정을 밟고 있는 정영서 씨는 백신과 같은 개입이 병원성 및 관련 병원충 특성의 진화에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 연구하고 있다.

정 씨는 특히 모기에 의해 전염되는 말라리아 원충(Plasmodium)에 집중하고 있다. 이 원충은 인간에게 생명을 위협하는 말라리아를 일으킬 수 있다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, 2022년 전 세계적으로 말라리아 사례는 2억 4,900만 건에 달하며, 60만 8,000명이 말라리아로 인해 사망했다. 특히 아프리카 지역이 가장 큰 피해를 입고 있다.

2021년 세계 최초의 말라리아 백신이 승인되고, 2023년에 두 번째 백신이 승인되면서 백신 프로그램은 말라리아와 싸우기 위한 공중 보건 전략의 중요한 부분이 되었다. 그러나 아프리카 지역에서 말라리아 백신 캠페인이 시작된 시점에서 말라리아 예방 및 치료의 두 가지 주요 도구가 효과를 잃고 있다. 살충 처리된 모기장은 모기가 살충제에 점점 더 내성이 생기면서 덜 효과적이게 되었다. 또한, 말라리아 원충이 주요 항 말라리아제에 내성을 가진 말라리아 원충의 전파로 인해 질병 치료에 어려움을 겪고 있다.

이 두 가지 문제는 모두 인간 개입에 대한 모기와 병원충의 진화 결과로 발생했다. 말라리아 백신 프로그램이 말라리아 원충에 유사한 변화를 초래할 수 있는지는 진화 생물학과 공중 보건학의 앞으로 풀어나가야 할 문제들 중 하나이다. 그녀는 지도 교수인 니콜 미데오 박사와 함께 이 주제를 탐구 중이다.

정 씨는 토론토 대학교 신흥 및 팬데믹 감염 컨소시엄(EPIC)의 지원을 받아, 백신을 맞은 숙주와 맞지 않은 숙주에서 병원충이 어떻게 진화하는지를 연구하기 위해 수학적 접근법을 적용하고 있다. 그녀의 연구는 말라리아에 감염된 실험용 쥐 모델을 이용한 2012년 미국 연구진의 연구를 바탕으로 한다. 이 연구는 백신 접종을 받은 쥐의 면역 환경에서 진화한 말라리아 원충이 더 심각한 질병을 일으킨다는 결과를 보여주었다.

정 씨는 말라리아 감염의 수학적 모델을 사용하여 2012년 실험의 데이터에 기반하여 병원충의 향상된 능력을 설명할 수 있는 메커니즘을 식별하고자 한다고 밝혔다. 프로젝트의 두 번째 단계에서 정 씨는 백신 유도 면역 및 초기 연구에서 식별된 특정 병원충 특성과 같은 관련 생물학적 과정을 포함하여 모델을 정교화할 것이라고 밝혔다. 또한 백신을 맞은 숙주에서의 진화를 시뮬레이션하는 새로운 수학적 모델을 만들어 초기 연구 결과를 검증할 계획이다.

정 씨는 "일반적으로 주목을 받는 백신에 의한 항원의 진화뿐만 아니라 다른 병원체 특성들과 숙주의 반응과의 상호작용도 강조하고 싶다"라고 밝혔다. 그녀는 이번 연구가 백신에 의한 진화가 백신을 맞은 사람과 맞지 않은 사람 모두에게 더 심각한 감염 결과를 초래할 수 있는 조건에 대한 이해를 높이고, 새로운 말라리아 백신과 예방 접종 프로그램을 설계할 때 이 현상을 고려하는 것의 중요성을 강조하는 데 기여하기를 희망하고 있다.

정 씨에게 이 연구를 시작하게 된 배경에 대해 묻자, 그녀는 "자연에 관한 문제들에 수학적으로 접근하면서 알아낼 수 있는 것들이 흥미로워 이 분야의 연구를 시작하게 되었다"라며, "새로운 말라리아 백신들이 개발되는 시점에서 조금이라도 미래에 도움이 될 수 있는 연구를 하고 싶어서 이 주제를 고르게 되었다"라고 설명했다.

또한, 앞으로의 연구 방향이나 목표에 대해 백신, 또는 다른 공중보건조치에 의한 질병의 진화에 관한 연구를 계속할 예정이라고 답했다.

마지막으로, 이 연구를 통해 전하고 싶은 메시지가 있는지에 대한 질문에는 "백신 접종이 정말 중요하다고 말하고 싶다. 내가 백신에 의한 진화를 연구하고 있긴 하지만 사실 백신 내성의 진화는 다른 치료법들에 의한 진화(항생제 내성의 진화)보다 훨씬 드물다. 백신 접종은 질병과의 싸움에서 가장 효과적인 방법이라고 생각한다"라고 강조했다.

참고 기사: Betty Zou, University of Toronto
번역 협조 및 도움: 정영서

김태형 기자 (edit@cktimes.net)

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