최초의 고대 매독 유전자 해독

by 막스 플랑크 협회Max Planck Society

멕시코시티에 있는 산타 이사벨 수도원Convent of Santa Isabel 그림. 18세기 작(작가 미상). 현재 이 건물은 미술관으로 사용되고 있다. 그림 전경에는 수도원 지붕 위에 한 가족이 묘사된다. 출처: Velázquez A. 2004. La colección de pintura del Banco Nacional de México. Catálogo, Siglo XIX, México, Fomento Cultural Banamex, 2 V.

(2018년 6월 21일) 막스 플랑크 인류사 연구소, 튀빙겐 대학교, 멕시코시티 국립 인류학 역사 대학, 취리히 대학교 과학자들을 포함한 국제 연구팀이 매독을 일으키는 트레포네마 팔리둠(Treponema pallidum) 박테리아의 유전체 정보를 최초로 고대 유물에서 복원하는 데 성공했다.

이전에는 고대 유물에서 이 박테리아의 DNA를 복원하는 것이 불가능하다고 여겨졌으나, 이번 연구 성공으로 다시 나타나는 이 질병의 진화와 기원을 직접 연구할 수 있는 가능성이 열렸다.

PLOS Neglected Tropical Diseases에 발표된 이번 연구에서 연구팀은 매독syphilis을 일으키는 아종과 요스병yaws을 일으키는 아종을 유전적으로 구분할 수 있었다.

두 질병은 살아있는 사람에게는 서로 다른 영향을 미치지만, 이전에는 유골에서는 쉽게 구분할 수 없어 연구에 어려움을 겪었다.

트레포네마 팔리둠(Treponema pallidum)은 전 세계적으로 인간에게 영향을 미치는 박테리아로, 매독과 요스병을 비롯한 여러 질병을 유발한다.

특히 성병으로 전염되는 매독은 매년 수백만 건 새로운 감염 사례가 보고되는 재출현 감염병re-emerging infectious disease이다. 

역사적 중요성에도 불구하고, 매독을 비롯한 트레포네마 질환treponemal diseases의 진화와 기원은 아직 명확히 밝혀지지 않았다.

특히 15세기 유럽에서 발생한 매독 대유행은 이 질병의 기원이 신대륙인지 구대륙인지에 대한 논쟁을 불러일으켰다.

다양한 트레포네마 질환이 유골에 유사한 흔적을 남기기 때문에, 과거에는 매독 환자를 명확하게 판별하기 어려웠다.

본 연구에서는 멕시코시티 도심에 위치한 프란치스코회 수녀들이 1681년부터 1861년까지 사용한 산타 이사벨 수녀원Convent of Santa Isabel 유적에서 발굴된 5구 유골을 조사했다.

연구 대상 유골은 트레포네마 질환을 시사하는 골격 특징을 기준으로 선정되었다.

검사 결과 세 명에게서 매독균 DNA 양성 반응이 나왔다.

공동묘지에서 발견된 다른 시신들 90%와 마찬가지로, 이 세 명도 영아였으며, 그중 한 명은 미숙아였을 가능성이 높다.

이들은 모두 약 350년 전 식민지 시대에 매장되었다.

 

세 개체 모두에서 T. pallidum 전체 게놈이 복원되었으며, 연구진은 두 개체가 매독을 유발하는 T. pallidum ssp. pallidum 아종을, 한 개체가 요스를 유발하는 T. pallidum ssp. pertenue 아종을 보유함을 확인했다.

요스와 매독은 형태학적 증거만으로는 구별할 수 없었다.

연구 결과는 재구성된 T. pallidum 아종 두 가지 모두 유사한 증상을 나타낼 수 있지만, 고대 표본에서는 유전적으로 구별할 수 있음을 보여준다.

"우리 연구는 특히 다양한 병원성 아종에 대한 골격 반응이 종종 공유되어 골학적 관찰을 통한 확실한 진단 개발에 어려움을 주는 매독 질환에 적용될 때, 고대 병원체의 분자적 식별이 얼마나 중요한지 보여준다"고 논문 제1저자인 취리히 대학교의 베레나 슈에네만Verena Schuenemann 교수는 설명한다.

94A 개체 손가락 뼈 근접 사진. 94A 개체는 매독에 감염되었으며 사망 당시 생후 6개월이었다. 골격은 트레포네마증의 특징적인 징후를 보인다. 사진 제공: 로드리고 바르케라. 산타 이사벨 컬렉션, 골학 연구소, ENAH, 멕시코 (허가 번호 401.15.3-2017/1065 INAH).

이번 연구는 매독의 진화 역사에 대한 새로운 통찰을 제공하기 시작했다. 

일부 연구자는 매독이 신대륙에서 유래하여 식민지 시대에 유럽에 유입되었다고 주장했다.

다른 연구자들은 15세기 대유행 이전에 이미 인류 집단에 널리 퍼져 있었다고 주장한다.

이번 연구 결과는 이러한 가설들을 복잡하게 만든다.

"이전 연구에서 구세계 원숭이에서 T. pallidum ssp. pertenue가 발견되었고, 두 T. pallidum 아종이 과거에 유사한 골격 변형을 일으켰을 가능성이 있다는 이번 연구 결과는 T. pallidum의 진화 역사가 이전에 생각한 것보다 더 복잡했을 수 있음을 시사한다"고 막스 플랑크 인류사 과학 연구소 알렉산더 헤르빅Alexander Herbig(공동 교신 저자)은 밝혔다.

고고학적 유물을 이용한 트레포네마 팔리둠(T. pallidum) 게놈의 최초 복원은 이전에는 불가능하다고 여긴 이 균의 진화 역사를 연구할 수 있는 가능성을 열어준다.

막스 플랑크 인류사 과학 연구소 소속이자 공동 교신 저자인 요하네스 크라우제Johannes Krause는 "전 세계에서 발굴된 추가적인 고대 표본에 대한 심층적인 연구는 이 질병에 대한 우리의 이해를 더욱 정교하게 다듬는 데 도움이 될 것"이라고 말한다.

Publication details
Schuenemann VJ, Kumar Lankapalli A, Barquera R, Nelson EA, Iraíz Hernández D, et al. (2018) Historic Treponema pallidum genomes from Colonial Mexico retrieved from archaeological remains. PLOS Neglected Tropical Diseases (2018). DOI: 10.1371/journal.pntd.0006447 

Journal information: PLoS Neglected Tropical Diseases 
Provided by Max Planck Society