식물 바이러스를 이용해 선충 잡는다

 (A microscope image of the nanoparticles. Credit: UC San Diego)

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토양의 살고 있는 작은 벌레인 선충 (nematodes)는 대부분 사람에 무해합니다. 하지만 이 가운데는 사람에 기생하지 않고도 우리에게 피해를 주는 종류도 있습니다. 바로 뿌리혹선충 같은 식물 기생충입니다. 뿌리혹선충들이 기생하는 식물은 2,000종에 이르는데, 하필이면 그 가운데 인간이 키우는 작물이 여럿 포함되어 전 세계 작물 생산량의 5%를 줄일 정도로 큰 피해를 입힙니다. 눈에 보이지 않지만, 보이는 해충 만큼 큰 피해를 입히는 셈입니다. 따라서 과학자들은 이를 물리치기 위해 여러 가지 연구를 하고 있습니다.

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캘리포니아 대학 샌디에고 캠퍼스의 니콜 스테인메츠 교수 (Prof. Nicole Steinmetz, University of California-San Diego)가 이끄는 연구팀은 바이러스를 이용한 선택적 선충 제거 기술을 연구했습니다. 선충을 죽이는 살선충제의 문제점은 선충이 식물 표면이나 땅 위가 아닌 땅 속에 숨어 있다는 데 있습니다. 토양에 뿌린 살선충제의 대부분이 토양으로 흡수되고 정작 목표인 선충에 도달하는 양은 별로 없어 막대한 양의 살선충제를 뿌려야 합니다. 불행하게도 이 살선충제는 여러 토양 생물에 좋지 않은 영향을 미칠 뿐 아니라 물과 함께 씻겨 나가 환경을 오염시킵니다.

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연구팀은 선충만 공격하는 나노 입자를 개발하기 위해 자연적으로 존재하는 식물 바이러스를 선택했습니다. TMGMV (tobacco mild green mosaic virus) 바이러스는 이름처럼 담배에 감염되는 식물 바이러스이지만, 연구팀은 RNA를 조작해 식물에 감염될 수 있는 기능은 삭제하고 대신 대표적인 살선충제인 이버멕틴 (ivermectin)을 담는 그릇으로 사용했습니다.

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RNA가 제거된 바이러스 입자는 열을 가해 가공한 후 RNA 대신 내부에 이버멕틴을 지닌 입자로 다시 태어 났습니다. 이 입자는 10% 정도가 살선충제로 주변 토양으로 퍼지는 대신 표적인 선충에 살선충제를 전달하는 목적으로 개조됐습니다.

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토양에서 테스트했을 때 이 나노 입자는 의도한 대로 주변 환경으로 퍼지지 않았으며 다시 회수해서 실험용 선충에 투여했을 때 절반 정도를 제거하는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 실제 환경에서 선충 구제에 효과적인지 테스트할 계획입니다.

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바이러스를 표적 세포에 유전자를 전달하는 벡터로 사용하거나 혹은 백신에 사용하는 경우는 많았지만, 해충 구제를 위한 스마트 나노 입자로 사용하는 연구는 이제 시작 단계입니다. 살선충제 분야에서 획기적인 결과를 가져올 수 있을지 결과가 주목됩니다.

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참고

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https://newatlas.com/science/plant-virus-nonoparticles-nematodes/

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c01684