“아이고 내 소야” 2001년 광우병에 걸린 소를 껴안고 안타까워하는 프랑스의 한 농부. 광우병을 비롯해 프리온 단백질이 일으키는 병은 일단 발병하면 수개월∼수년에 사망할 정도로 치명적이다. 많은 과학자가 살아 있는 소나 사람에게서 광우병을 진단하는 기술을 개발하고 있다. 사진 제공 GAMMA

광우병에 대한 우려로 한미 자유무역협정(FTA) 쇠고기 협상이 난항을 겪고 있다. 광우병을 일으키는 주범은 ‘프리온’이라는 단백질. 희한하게도 이 단백질은 건강한 포유류의 몸에도 있기 때문에 몸의 면역체계가 ‘적군’이 아니라 ‘아군’으로 인식해 공격하지 않는다.

소나 사람이 광우병에 걸릴 가능성은 나라마다 다르다는 연구결과가 최근 나왔다. 프리온을 만드는 유전자의 작은 차이 때문이다.

○ 나라마다 광우병 위험 달라

2004년 영국에서는 인간 광우병 환자 124명의 프리온 유전자를 조사했다. 모두 129번째 아미노산(단백질의 구성단위) 자리에 부계와 모계에서 각각 메티오닌을 받은 것으로 나타났다. 이 같은 메티오닌-메티오닌의 경우 인간 광우병에 걸릴 확률이 높다는 것.

건강한 영국인은 부모 양쪽에서 메티오닌과 발린을 각각 받은 경우(50%)와 양쪽에서 모두 발린을 받은 경우(10%)가 섞여 있었다. 메티오닌과 발린은 아미노산의 일종.

한림대 의대 일송생명과학연구소 김용선 교수팀은 건강한 한국인 529명의 프리온 유전자를 분석했다. 94.33%가 메티오닌-메티오닌, 5.48%가 메티오닌-발린, 0.19%가 발린-발린으로 나타났다. 이 연구는 2004년 ‘저널 오브 휴먼 제네틱스’ 온라인판에 실렸다.

김 교수는 “미국이나 영국은 인구의 약 40%가 메티오닌-메티오닌”이라며 “한국인이 광우병에 걸린 쇠고기를 먹을 경우 인간 광우병에 걸릴 확률이 미국이나 영국인에 비해 높을 수 있음을 시사한다”고 설명했다.

연구팀은 또 인간 광우병과 유사한 산발형 크로이츠펠트야코프병에 걸린 한국인 환자 150명의 프리온 유전자를 조사했다. 그 결과도 역시 129번 아미노산이 모두 메티오닌-메티오닌이었다. 이 연구는 2005년 10월 ‘뉴로제네틱스’ 온라인판에 발표됐다.

소는 어떨까. 김 교수팀은 최근 한우 107마리와 국내산 젖소 52마리의 프리온 유전자를 조사해 광우병에 걸린 독일 젖소와 비교했다.

그 결과 국내산 젖소는 한우보다 프리온 유전자 앞부분의 조절 부위에서 염기서열의 삽입 또는 결손 양상이 광우병에 걸린 소에 더 가까웠다. 연구팀의 정병훈 박사는 “한우가 광우병에 걸릴 가능성이 젖소보다 상대적으로 적다는 의미”라고 말했다. 이 연구는 지난해 12월 ‘게놈’ 온라인판에 실렸다.

○ 정상과 병원성 프리온의 차이

크로이츠펠트야코프병에 걸린 사람의 뇌 조직. 구멍(흰 부분)이 숭숭 뚫려 있다. 사진 제공 GAMMA

광우병을 일으킬 위험이 있는데도 프리온이 포유류의 몸에 존재하는 이유는 아직 밝혀지지 않았다. 신경세포의 기능에 관여한다는 설, 이온 운반체 역할을 한다는 설, 밤낮 분간 같은 생체리듬을 조절한다는 설 등 다양한 추측이 나오고 있다. 그러나 생쥐에서 프리온 유전자를 제거해도 눈에 띄는 변화는 나타나지 않는다고 한다.

정상과 병원성 프리온의 명확한 차이는 형태뿐. 정상 프리온은 나선 모양이고 병원성은 병풍 모양이다. 병원성 프리온은 단단하게 뭉쳐 신경세포 안에 쌓여 세포를 파괴하고 정상 프리온마저 병원성으로 바꾼다. 국제수역사무국(OIE)은 뇌와 척수, 머리뼈, 척주, 편도, 회장 등 병원성 프리온이 많은 부위를 특정위험물질(SRM)로 정하고 수출입을 규제하고 있다.

서울대 수의학과 우희종 교수는 “광우병에 걸린 쇠고기를 먹어 병원성 프리온이 소화기로 들어오면 비장 등의 면역장기에서 그 수가 늘어나 전신으로 퍼진다”고 설명했다. 미국 브라운대 트리시아 세리오 교수팀은 1월 Hsp104라는 단백질이 프리온을 잘게 쪼개 뇌에 빨리 퍼지게 한다는 연구 결과를 내놓기도 했다.

우 교수는 또 “SRM 외에도 정상 프리온이 있는 곳이면 어느 부위에나 병원성 프리온이 존재할 수 있다”며 “소를 이용해 만든 식품이나 화장품을 통해 병원성 프리온이 극미량 몸속에 들어오더라도 계속 축적되면 발병 위험을 배제할 수 없다”고 말했다.

○ 극미량 프리온 탐색기술 개발 중

살아 있는 소나 사람에게서 병원성 프리온을 정확히 측정하기란 여간 어렵지 않다. 수십pg(피코그램·1pg은 1조분의 1g) 이하의 극미량을 찾아내야 하기 때문이다. 우 교수팀은 항체에 DNA를 붙여 항체가 병원성 프리온을 인식하면 DNA를 증폭시켜 측정하는 방식을 개발하고 있다.

광우병 전문 벤처기업 피플바이오의 강성민 사장은 “병원성 프리온이 서로 뭉치는 특성을 이용한 측정기술을 개발해 지난해 3월과 10월, 올해 2월 국제광우병학회에서 각각 발표했고 현재 기술 이전을 계획 중”이라며 “곧 0.4cc의 혈액으로도 광우병을 진단할 수 있을 것”이라고 말했다.

임소형 동아사이언스 기자 sohyung@donga.com