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청자고동의 독을 약물로 개발한다?



(In the wild, cone snails harpoon their prey as it swims by. In the lab, the cone snail has learned to exchange venom for dinner. Here, a snail extends its proboscis and discharges a shot of venom into a latex-topped tube. Credit: Alex Holt/NIST)


 청자고둥 (Cone snail)은 아름다운 껍데기 때문에 수집가에게 인기가 좋지만, 사실 과학자들에게는 강력한 독을 가진 무척추동물로 더 잘 알려져 있습니다. 청자고둥은 작은 물고기나 무척추동물을 잡아 먹는 포식자로 속도는 느리지만, 매우 강력한 독을 이용해서 먹이를 잡습니다. 과학자들은 이 독 자체가 매우 흥미로운 물질일 뿐 아니라 의료용으로 활용될 가능성이 크다고 보고 있습니다. 앞서 소개한 인슐린을 독으로 사용하는 청자고둥도 그런 사례입니다. 



 미국 국립표준기술 연구소 (National Institute of Standards and Technology (NIST))의 프랭크 마리(Frank Marí)와 그의 연구팀은 15년 동안 다양한 청자고둥의 독을 연구해왔습니다. 이중에는 사람에게 위험한 것도 있지만, 여러 가지 독특한 독의 작용 기전을 연구하면 유용한 약물 개발에 응용할 수 있기 때문입니다. 


 연구팀이 집중 연구한 청자고둥은 캘리포니아에서 페루까지 태평양 동쪽 연안에서 서식하는 종인 보라색 청자고둥 purple cone snail (Conus purpurascens)입니다. 이 청자 고둥은 매우 느린 생물체지만 매우 독특한 무기를 통해 자신보다 빠른 물고기를 잡을 수 있습니다. 몸안에 작살 모양으로 생긴 이빨을 지니고 있어 이를 발사해 먹이를 마비시키는 것입니다. 놀랍게도 이 이빨은 1회용이며 20개 정도 내장하고 있습니다. 자연계에서 가장 독특한 발사 무기 가운데 하나인 셈입니다. 먹을 때는 이빨을 사용하지 않고 통채로 삼켜서 소화시킵니다. 


 연구팀은 이 독을 연구해서 3편의 논문으로 발표했습니다. Scientific Report에 발표된 논문은 신경독인 Conotoxin에 대한 것입니다. 다른 독과 마찬가지로 보라색 청자고둥의 독 역시 여러 가지 독성물질이 혼합된 것이지만, 특히 주목을 끄는 것은 순식간에 신경을 마비시키는 신경독입니다. 이 빠른 작용 기전을 이해하는 것은 앞으로 속효성 약물, 특히 항암제 개발에 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 동시에 이 독이 신경뿐 아니라 면역 시스템에도 영향을 준다는 흥미로운 발견도 같이 보고되었습니다. 


 두 번째 논문은 Journal of Proteomics에 발표되었는데, 다른 독성 물질인 Conohyal-P1에 대한 것입니다. 다른 많은 동물독과 마찬가지로 청자고둥에 독에도 세포막을 약하게 하거나 녹이는 성분이 있습니다. 흥미로운 사실은 이 독과 비슷한 성분이 포유류의 정자에서도 발견된다는 점입니다. 그 목적은 난자의 세포막을 녹이고 들어가는 것입니다. 연구팀은 Conohyal-P1을 ultrahigh-resolution mass spectrometer로 분석해 연구했습니다. 어쩌면 여기서 불임치료에 도움이 되는 연구 결과가 나올지도 모릅니다. 


 세 번째 논문은 journal Neuropharmacology에 발표되었으며 conotoxin을 이용해서 초파리의 뇌의 반응을 조사한 것입니다. 연구팀은 초파리 동물 모델을 통해 이 물질이 운동이나 중독에 관련되는 신경 중추에 영향을 준다는 사실을 알아냈습니다. 이는 앞으로 파킨슨 병 같은 질환에 치료 물질로 개발될 수 있는 잠재력을 보여줍니다. 


 청자고둥의 독을 비롯해 자연계에 존재하는 여러 가지 독은 약물로 개발될 잠재력을 지니고 있습니다. 이미 많은 약물이 자연독에서 개발되었으니 사실 새삼스러울 것도 없는 이야기지만, 이 사실은 우리가 희귀종을 포함해서 자연 생태계를 보호해야 하는 이유를 말해줍니다. 지금은 아무 경제적 가치가 없는 생물종이 미래에는 인류를 위해 귀중한 자원을 제공할 수 있기 때문입니다. 


 참고 


Alberto Padilla et al, Effects of α-conotoxin ImI on TNF-α, IL-8 and TGF-β expression by human macrophage-like cells derived from THP-1 pre-monocytic leukemic cells, Scientific Reports (2017). DOI: 10.1038/s41598-017-11586-2


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