파라오의 저주 곰팡이균, 암 예방 약으로 재탄생?

아스페르길루스 플라부스, 암 세포와 싸우는 무기로 변신

 

The Aspergillus flavus fungus. (Scot Nelson/Public Domain). 이 분 생김새가 다마네기 열매 같다.

1922년 11월, 고고학자 하워드 카터Howard Carter는 봉인된 투탕카멘 무덤 작은 구멍을 통해 내부를 들여다보았다.

그에게 뭔가 볼 수 있느냐는 질문에 그는 "네, 놀라운 것들이 보입니다."라고 답했다.

그러나 몇 달 후, 카터의 재정 후원자였던 카나번 경Lord Carnarvon이 의문의 병으로 사망했다.

그 후 몇 년 동안 발굴팀 다른 몇몇 구성원도 비슷한 운명을 맞이했고, 이는 "파라오의 저주pharaoh’s curse"에 대한 전설을 낳았으며, 이 전설은 한 세기가 조금 넘는 기간 동안 대중의 상상력을 사로잡았다.

수십 년 동안 이러한 의문의 죽음은 초자연적인 힘에 의한 것으로 여겨졌다.

그러나 현대 과학은 더 유력한 원인을 밝혀냈다.

바로 아스페르길루스 플라부스(Aspergillus flavus)라는 독성 곰팡이다.

이제 예상치 못한 반전으로, 이 치명적인 곰팡이가 암과의 싸움에서 강력한 새로운 무기로 변모하고 있다고 과학 저널  The Conversation이 최근 보도했다. 

아스페르길루스 플라부스는 토양, 썩어가는 식물, 그리고 저장된 곡물에서 흔히 발견되는 곰팡이다.

고대 무덤의 밀폐된 방을 포함한 혹독한 환경에서도 생존하는 능력으로 악명 높으며, 그곳에서는 수천 년 동안 휴면 상태에 있을 수 있다.

이 곰팡이는 자극을 받으면 포자spores를 방출하여 심각한 호흡기 감염을 유발하는데, 특히 면역 체계가 약한 사람들에게서 그렇다.

이는 투탕카멘 왕의 "저주"와 1970년대 폴란드 카시미르Casimir 4세 무덤에 들어갔다가 사망한 과학자들과 같은 유사한 사건들을 설명할 수 있다.

두 사건 모두 이후 조사 결과 A. flavus가 존재했으며, 그 독소가 질병과 사망의 원인일 가능성이 높다는 것이 밝혀졌다.

치명적인 악명에도 불구하고, Aspergillus flavus는 이제 놀라운 과학적 발견의 중심에 서 있다.

펜실베이니아 대학교 연구진은 이 곰팡이가 암과 싸울 수 있는 잠재력을 가진 독특한 분자를 생성한다는 것을 발견했다.

이 분자들은 리보솜 합성 및 번역 후 변형 펩타이드(RiPP)라는 그룹에 속한다. RiPP는 세포의 단백질 공장인 리보솜에서 생성되며, 이후 화학적 변형을 통해 기능을 향상시킨다.

지금까지 박테리아에서 수천 개 RiPP가 발견된 반면, 곰팡이fungi에서는 소수만이 발견되었다.
 

젊은 할아버지 투탕카멘. 그의 무덤 출토 황금 가면이다.

 
이러한 곰팡이 RiPP를 찾는 과정은 결코 간단하지 않았다. 연구팀은 12종 다양한 아스페르길루스 균주 또는 유형을 선별하여 이 유망한 분자의 존재를 시사하는 화학적 단서를 찾았다.

아스페르길루스 플라부스(Aspergillus flavus)는 곧바로 유력한 후보로 떠올랐다.

연구진은 다양한 곰팡이 균주에서 추출한 화학물질을 알려진 RiPP 화합물과 비교하여 유망한 일치 물질을 발견했다.

발견을 확인하기 위해 관련 유전자를 비활성화했더니, 표적 화학물질이 완전히 사라져서 그 근원을 찾았음을 증명했다.

이러한 화학물질을 정제하는 일은 상당한 난관이었다. 그러나 이러한 복잡성은 곰팡이 RiPP의 놀라운 생물학적 활성을 부여하기도 한다.

연구진은 결국 아스페르길루스 플라부스에서 네 가지 다른 RiPP를 분리하는 데 성공했다.

이 분자들은 서로 맞물리는 독특한 고리 구조를 공유했는데, 이는 이전에 보고된 적이 없는 특징이었다.

연구진은 이 새로운 화합물을 발견된 곰팡이의 이름을 따서 "아스페리지마이신(asperigimycins)"이라고 명명했다.

다음 단계는 이 아스페리기마이신을 인간 암세포에 대해 시험하는 것이었다.

어떤 경우에는 암세포 성장을 멈추는 것으로 나타났는데, 이는 아스페리기마이신이 언젠가 특정 유형의 암에 대한 새로운 치료법이 될 수 있음을 시사한다.

연구진은 또한 이러한 화학 물질이 암세포 내부로 침투하는 방식을 밝혀냈다.

아스페리기마이신과 같은 많은 화학 물질이 약효를 지니지만, 세포 내로 충분히 많은 양을 침투하여 유용성을 발휘하는 데 어려움을 겪기 때문에 이 발견은 매우 중요하다.

특정 지방fats(lipids)이 이 과정을 촉진할 수 있다는 사실은 과학자들에게 새로운 약물 개발 도구를 제공한다.

추가 실험 결과 아스페리기마이신이 암세포 세포 분열 과정을 방해하는 것으로 밝혀졌다.

암세포는 통제할 수 없이 분열하며, 이러한 화합물은 세포 분열에 필수적인 세포 내 골격인 미세소관microtubules의 형성을 차단하는 것으로 보인다.

엄청난 미개발 잠재력

이러한 교란은 특정 유형의 세포에만 특이적으로 나타나므로, 부작용 위험을 줄일 수 있을 것이다.

하지만 아스페리기마이신 발견은 시작에 불과하다.

연구진은 다른 균류에서도 유사한 유전자 군집을 발견했는데, 이는 앞으로 더 많은 균류 RiPP가 발견될 것임을 시사한다.

지금까지 발견된 거의 모든 균류 RiPP는 강력한 생물학적 활성을 지니고 있어, 이 분야는 엄청난 미개발 잠재력을 지닌 분야다.

다음 단계는 다른 시스템과 모델에서 아스페리기마이신을 시험하여 궁극적으로 인체 임상 시험으로 진출하는 것이다.

성공한다면, 이러한 분자들은 현대 의학에 혁명을 일으킨 페니실린과 같은 다른 균류 유래 의약품 대열에 합류할 수 있을 것이다.

아스페르길루스 플라부스 이야기는 자연이 어떻게 위험의 원천이자 치유의 원천이 될 수 있는지를 보여주는 강력한 사례다.

오랜 기간 이 곰팡이는 고대 무덤에 숨어 있는 소리 없는 살인자로, 미스터리한 죽음과 파라오의 저주에 대한 전설의 원인으로 여겨졌다.

오늘날 과학자들은 그 두려움을 희망으로 바꾸고, 바로 그 치명적인 포자를 활용하여 생명을 구하는 약을 개발하고 있다.

저주에서 치유로 이어지는 이러한 변화는 자연계에서 끊임없는 탐구와 혁신의 중요성을 강조한다.

자연은 우리에게 치유와 해를 동시에 줄 수 있는 화합물로 가득 찬 놀라운 약국을 제공했다.

과학자와 엔지니어들은 최신 기술을 활용해 새로운 분자를 식별, 변형하고, 질병 치료 가능성을 시험하여 이러한 비밀을 밝혀내야 한다.

아스페리지마이신 발견은 독성 균류처럼 가장 예상치 못한 출처조차도 혁신적인 치료법 열쇠를 쥐고 있을 수 있음을 일깨워준다.

연구자들이 균류의 숨겨진 세계를 계속 탐구하는 가운데, 그 표면 아래에는 또 다른 의학적 돌파구가 숨겨져 있을지 누가 알겠는가?