The Science Times

‘지구상에서 가장 해로운 동물’을 꼽으라면 단연 모기를 들 수 있다. 모기는 해마다 각 지역 세계인들에게 열병을 전파해 70만명을 사망에 이르게 한다.

전세계에는 약 3500여 종의 모기가 서식하고 있고, 대부분의 암컷 모기들은 관 같은 뾰죽한 입을 가지고 있다.

산란기가 되면 이 침 같은 입으로 인간을 비롯한 포유류와 새, 파충류 등 숙주의 피부를 찔러 피를 빤다. 핏 속에는 알을 생산하는데 필요한 단백질과 철분이 풍부하기 때문이다.

이때 모기의 침을 통해 바이러스 등 병원체가 숙주에게 옮겨 가거나, 반대로 숙주의 핏 속에 있는 병원체가 모기에게 들어간다. 결과적으로는 병이 여러 사람에게 퍼지게 된다. 숫모기는 피를 빨지 않기 때문에 질병 전파와는 관계가 없다.

암모기의 특징 중 하나는 식사 뒤 몇 시간이 지나면 허기를 느끼는 사람과 달리, 인간의 피를 흡입한 뒤 여러 날이 지나도 배고픔을 느끼지 않는다는 점이다.

따라서 과학자들은 암모기가 피를 빠는 빈도를 줄이면 질병 확산을 억제할 수 있다는 이론을 세웠다.

황열 모기로 알려져 있는 이집트 숲모기가 사람 피부에 앉아 피를 빠는 모습. 연구팀은 이번 연구에서 이 이집트 숲모기를 활용했다. @ Wikimedia Commons / James Gathany

모기, 생애 중 여러 차례 번식하며 질병 옮겨

미국 하워드 휴즈 의학연구소 연구팀은 생명과학저널 ‘셀’(Cell) 7일자에 암모기의 피에 대한 허기를 줄일 수 있는 약을 발견했다고 보고했다. 이 화합물들은 암모기의 호르몬 경로에 작용해 ‘배가 부르다’는 신호를 보내게 한다. 관련동영상

논문 시니어 저자인 레즐리 보스홀(Leslie Vosshall) 하워드 휴즈 의학연구소 연구원 겸 록펠러대 ‘신경유전학과 행동 연구소’ 소장은 “우리는 질병 매개 곤충들을 다루는 방법에 대한 아이디어가 점차 고갈되기 시작한다”고 말했다.

그러면서 “항생제는 내성 때문에 실패하고 있고, 더 나은 방충제를 만들어낼 방법을 생각해 내지 못 하고 있으며, 대부분의 모기 매개 질병에 효과가 충분한 백신도 아직 나오지 않았다”고 지적했다.

모기가 옮기는 각종 질병들. 연구 요약 비디오 캡처. @ Duvall et al./Cell

몸무게 두 배 정도 흡혈한 뒤 4일 동안 식욕 잃어

연구팀은 이번 새 연구를 위해 황열과 뎅기열, 지카바이러스병 및 치쿤구냐를 포함한 병원성 바이러스를 옮기는 이집트 숲모기(Aedes aegypti)를 이용했다.

암컷 이집트 숲모기는 알을 키우기 위해 인간의 피를 빤다. 이 암컷 모기들은 평생 동안 여러 번 번식을 하기 때문에 피도 여러 번 빨아야 한다.

따라서 이 순환 행동을 통해 한 사람에게서 다른 사람에게로 질병을 옮길 많은 기회를 갖게 된다. 대체로 흡혈 모기들은 수명이 몇 주에서 몇 달 동안이며, 일부 겨울을 나는 성체도 있다.

암컷 모기들은 몸무게가 두 배에 이를 정도로 식사(흡혈)를 한 뒤 적어도 4일 동안은 식욕을 잃는다. 보스홀 박사팀은 특정 신경펩타이드 호르몬이 모기들을 사람에게 끌리도록 하고, 충분히 배를 불리면 이 경로가 차단된다는 가정을 했다.

보스홀 박사는 “이 경로가 인간의 배고픔에도 중요한 역할을 한다는 사실을 알고 있으며, 이 경로들은 진화적으로 보존돼 왔기 때문에 우리는 인간의 다이어트 약을 사용해 이 약들이 모기의 식욕을 억제하는지를 확인해 보고자 했다”고 설명했다.

그는 “이 경로가 모기에게서도 같이 작동한다는 사실을 발견하고 연구를 진척시킬 자신감이 생겼다”고 밝혔다.

신경펩타이드 수용체를 차단해 모기가 포만감을 느끼게 하면 피를 빨기 위해 사람을 물지 않기 때문에 질병이 억제된다. 연구요약 비디오 캡처. CREDIT: Duvall et al./Cell

포만감 알려주는 신경펩타이드 수용체 찾아내

보스홀 박사팀은 신경펩타이드 Y-like receptor 7(NPYLR7) 수용체가 암모기에게 배가 부른지의 여부를 알려준다는 사실을 확인했다. 그런 다음 무엇이 NPYLR7 수용체를 활성화시키는지 알아내기 위해 조직 배양 세포에서 26만5000개의 화합물에 대한 고속 선별검사를 수행했다.

일단 최적의 후보를 식별해 내자 연구팀은 이 가운데 24개를 모기에게 테스트했다. 그리고 18번 화합물이 가장 잘 작동한다는 사실을 발견했다.

이 약은 모기들이 인간 냄새나 따뜻한 피 냄새를 맡았을 때 사람을 물고 피를 빠는 행동을 억제할 수 있는 것으로 확인됐다.

보스홀 박사는 “모기들이 배가 고파지면 크게 동기 부여가 돼 우리가 초콜릿 케이크에 달려들듯이 인간 냄새가 나는 곳을 향해 날아간다”고 말했다. 그러나 모기들에게 약을 투여하자 먹는 것에 대한 관심을 잃어버렸다고 설명했다.

실험실에서 배양접시에 있는 피를 빨아먹는 모기. 피에는 알을 성장시키는데 필요한 단백질과 철분이 풍부하게 들어있다. @ Duvall et al./Cell

“피를 빠는 다른 절지동물들에도 적용 가능”

이 화합물을 모기 억제제로 본격 개발하기 전에 추가적으로 여러 가지 할 일이 남아있다. 연구팀은 이 수용체의 기본 생물학을 좀더 잘 이해하고 이 약을 가장 잘 이용할 수 있는 방법을 찾을 필요가 있다고 생각한다.

이와 함께 약물을 모기에게 가장 잘 전달할 수 있는 방법도 찾아야 한다. 한 가지 아이디어는 암모기들이 피를 마시기보다는 다가와서 약을 마시도록 유인하는 공급장치를 만드는 것이다.

보스홀 박사는 이 기술이 효과적인 것으로 증명되면 라임병을 퍼뜨리는 진드기를 포함해 인간의 피를 먹고 사는 벼룩 같은 다른 절지동물과, 말라리아 매개 모기 같은 다른 종류의 모기들에게도 같은 효과를 나타낼 수 있을 것이라고 말했다.

그는 이 접근법의 또다른 이점으로 “약의 효과가 영구적이지 않다는 점”을 들었다. 그는 이 접근법이 며칠 동안 식욕을 감소시켜 자연적으로 번식을 줄이는 방법으로서, 모기를 근절해 많은 예기치 않은 결과들을 초래하려는 시도가 아니라고 강조했다.

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