세균도 스스로 백신을 맞는다

 (Credit: Cell Host & Microbe (2025). DOI: 10.1016/j.chom.2025.02.001)

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면역 시스템은 사람만 가지고 있는 것이 아닙니다. 우리 눈에는 단순해 보이는 생명체도 면역 시스템을 지니고 세균이나 바이러스, 곰팡이 같은 침입자의 공격을 막습니다. 그리고 심지어 세균 역시 스스로를 지킬 수 있는 면역 시스템이 있습니다.

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세균의 면역 시스템은 세균에 침투해 세균의 자원을 이용해 증식한 후 세균을 파괴시키는 바이러스인 박테리오 파지 (bacteriophages)를 막기 위한 것입니다.

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과학자들은 세균의 몸속에서 세균의 것이 아닌 유전자를 잘라내는 가위인 크리스퍼 (CRISPR) 시스템을 발견했습니다. 기적의 유전자 가위로 불린 크리스퍼는 사실 바이러스의 유전자를 잘라 세균 내에서 증식하지 못하게 막는 방어 시스템입니다. 하지만 과연 어떻게 세균들은 이것이 바이러스 유전자라는 사실을 알아내는 것일까요?

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이 질문에 대한 답을 찾기 위해 존스 홉킨스 대학의 조슈아 모델 교수 (Joshua Modell, Ph.D., associate professor of molecular biology and genetics at the Johns Hopkins University School of Medicine)가 이끄는 연구팀은 화농성 연쇄상구균 (Streptococcus pyogenes)의 면역 시스템을 연구했습니다.

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얀구팀은 잠복기인 바이러스와 활동 중인 상태의 바이러스 두 가지를 이용해 세균이 면역을 획득하는 과정을 조사했습니다. 그 결과 세균의 CRISPR Cas9 시스템은 마치 백신처럼 활성화되지 않은 바이러스의 DNA를 확보한 다음 이를 기준으로 새로운 바이러스에 대한 메모리를 확보했습니다.

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인간이 불활성화 바이러스를 이용해서 백신을 만드는 것처럼 세균 역시 잠복기의 바이러스를 이용해서 스스로에게 백신을 접종한다는 사실이 흥미롭습니다. 이 역시 오랜 세월 바이러스의 공격으로부터 살아남기 위해 진화한 결과일 것입니다. 연구팀은 이 사실을 역이용해서 인체에서 질병을 이용하는 병원성 세균의 면역 시스템을 무력화시키고 치료에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

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참고

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https://phys.org/news/2025-03-bacteria-vaccinate-genetic-material-dormant.html

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Nicholas C. Keith et al, Bacteria exploit viral dormancy to establish CRISPR-Cas immunity, Cell Host & Microbe (2025). DOI: 10.1016/j.chom.2025.02.001

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