독일 연방교육연구부(이하 BMBF)는 최근 간염, HIV, 독감 등 전염성 질환에 대한 연구 동향을 발표함.  이 분야는 막대한 예산과 장기간의 연구가 필요한 전염성 질환 연구는 최근 신종플루(H1N1)의 전세계 확산과 더불어 주목되는 연구 분야로, 전염성 질환이 증가하면서 BMBF는 '시스템생물학 연구(FORSYS)' 사업을 비롯한 백신, 신약개발, 질병 예방 및 퇴치를 위한 정부차원의 연구 프로그램을 지속적으로 추진하고 있음. 

1. 개  요 

 ○ 독일 연방교육연구부(이하 BMBF)는 최근 간염, HIV, 독감 등 전염성 질환에 대한 연구* 동향을 발표

      * 분자생물학 등의 방법론을 활용하여 발병의 메카니즘을 밝히고, 면역체계 분석 절차를 통하여 새로운 의약품이나 백신을 개발하는 것을 의미



 ○ 막대한 예산과 장기간의 연구가 필요한 전염성 질환 연구는 최근 신종플루(H1N1)의 전세계 확산과 더불어 주목되는 연구 분야

     ※ 일반적으로 제약회사에서 새로운 백신이나 의약품을 개발하여 허가를 받기 까지 최소 10년 이상, 평균적으로 80억 유로를 투자하는 것으로 보고됨



○ 전염성 질환이 증가하면서 BMBF는 백신, 신약개발 등 질병 예방 및 퇴치를 위한 정부차원의 연구 프로그램을 지속적으로 추진

     ※ (예) '시스템생물학 연구(FORSYS)' 사업 등



2. 전염성 질환 연구의 주요 역사

○ (1677년) 네덜란드 출신의 Antonie van Leeuwenhoek가 현미경을 통하여 박테리아를 발견한 이후 전염성 질환에 대한 연구 시작



○ (1796년) Edward Jenner가 소년에게 소의 수두 바이러스를 활용한 예방접종 시행, 이후 1980년대에 수두 근절의 시초가 됨



○ (1800년대 후반) Robert Koch가 박테리아의 증식을 촉진하는 새로운 실험 방법 개발



○ (1860년대) Louis Pasteur가 공기를 통한 박테리아의 전염성 확인



○ (1900년대 초반) Paul Ehrlich가 매독에 대항하는 Salvarsan 개발, 이는 박테리아에 대항하는 최초의 의약품으로 오늘날 페니실린에 의해서 이 질병이 치료 가능



○ (1995년) 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)의 유전체 염기 서열 규명을 시작으로 400여 박테리아의 정체 규명



3. 전염성 질환 연구 동향

 1) 분자생물학에서 시스템 생물학 연구로 이동



○ 최근 전염성 질환 연구동향은 분자 수준의 물질 교환 수준을 넘어 전체적인 맥락 속에서 이해하도록 하는 시스템 생물학 연구에 대한 관심이 증대

 

< 시스템 생물학 (System Biology) >

 ◇ 차세대 생물학 분야로 부상하고 있는 시스템생물학(System Biology)은 컴퓨터 모델링을 통한 생명과정의 이해가 목표

     ※ (예시) 특정 식물의 유전자 디자인으로부터 생산공정의 최적화, 그리고 맞춤형 의약품 개발

 ◇ 독일 연방교육연구부(BMBF)는 ’06년 7월31일 시스템생물학 분야의 4개 학제적 연구그룹을 선정해 향후 5년 동안 총 4,500만 유로를 지원한다고 발표(FORSYS사업)

 ◇ 다양한 분야의 혁신력을 높이는데 결정적인 원천기술로 평가받고 있으며, 이에 따라 생물학뿐만 아니라 의학, 수학, 물리학, 시스템기술, 정보학 등의 방법론과 데이터를 가지고 학제적 연구가 필수



○ 특히, 시스템 생물학을 활용한 연구는 전염성 질환 뿐만 아니라, 바이오 에너지, 노화 등 다양한 분야로 확장 중

 

 2) 유전자에 따른 병원체 감수성 연구

 ○ 최근 연구에 따르면, 유전자가 전염성 바이러스 질병의 유발 과정에 큰 영향을 끼치는 것으로 분석



< 병원체의 감수성(Suszeptibilitaet) >



◇ 바이러스의 유전자는 얼마나 공격적으로 수용자를 감염시킬지 결정하고, 수용자의 유전자는 그 바이러스에 얼마나 민감하게 반응해야 하는지를 결정하므로 병원체 감수성(Suszeptibilitaet)은 연구의 중요한 부분을 차지

 ◇ 유전자에 따라 병원체 감수성 및 감염 정도가 달라지는 대표적인 예인 말라리아의 경우, 겸상 적혈구(Sichelzellanämie)를 보유했을 때 말라리아의 발병 원인인 말라리아 원충(Plasmodien)에 대한 항체를 보유

 ◇ 반면, 남아프리카 출신의 경우 유전자의 변형으로 Hormon Interleukin-4를 지니게 되어 겸상 적혈구가 없어도 말라리아의 면역력을 보유



 ○ BMBF는 ’07년부터 결핵 및 포도상구균과 같은 전염성 질병과 유발인자에 대한 연구를 지원



3) 새로운 물질 개발 연구

 ○ 항감염제(Antiinfektiva)의 대부분은 박테리아나 버섯균에 의해 생성되는 자연상태의 물질을 사용



 ○ 최근 연구자들은 이러한 물질을 체계적 약물 설계(Rational Drug Design)기법*을 통해 변형시켜 가장 이상적으로 병원균에 대항하면서 부작용을 최소화 하는데 주력

      * 단백질 구조를 바탕으로 단백질의 촉매부위와 기능 조절 부위를 제어함으로써 질병을 제어하는 방법



< 체계적 약물 설계 기법의 예시>



◇ 박테리아와 버섯 세포는 구조적인 측면에서 인간의 세포와 크게 차이를 보임에 따라 최근 항감염제의 목표 구조(Zielstruktur)에 초점을 맞추어 연구가 진행

 ◇ 이 과정에서 효소가 중요한 부분을 차지하고 있으며, 이 연구를 뒷받침하기 위하여 유전자 분석을 많이 사용

 ○ 특히, 바이오 정보학자들은 바이러스의 유전자 정보를 활용하여 유전 물질교환을 계산 및 비교하였고, 이러한 목표 구조 설계가 질병 예방에 큰 효과가 있음을 수학적 모델을 통해 규명

      ※ 목표 분자물질 파악을 위해 기존 물질을 화학적으로 변형시켜 목표 구조에 맞추거나 다수의 새로운 물질을 합성하기도 하고, 물질 도서관을 활용하여 무수히 많은 자연 물질들 중에 실험에 적합한 대상을 선택



○ 이러한 체계적 약물 설계를 이용한 연구 과정을 통하여 뉴라미니다제 억제제(Neuraminidase-Hemmer)* 개발 성공

      * 바이러스를 구성하는 단백질 N항원을 억제하는 역할

   - 독감 바이러스의 발병 완화 의약품이 아닌, 새로운 뉴라미니다제 억제제를 통한 독감 바이러스의 저지가 가능



 ○ 해양에 사는 유기물들에 대한 연구가 진행되면서 해면에서도 물질교환 작용이 일어나고 있음이 발견

- 마인츠 지역내 'Biotech-Marine' 연구소는 해면의 유전학적 혹은 생명공학적 가능성에 대해 연구를 진행 중

 

4) 백신 개발 연구

 ○ BMBF는 백신의 효과 및 부작용에 대한 논쟁이 지속되고 있어 사회적으로 투명한 정보 축적 및 공개를 위한 방안 마련

      ※ 백신접종위원회(STIKO: Die Staendige Impfkommission)에 소속된 17명의 위원들은 어떠한 백신이 독일 사람들의 어떤 연령대에 적합한지에 대한 조언을 담당



 ○ 백신 사용의 부작용에 대한 우려로 인해 허가 절차를 더욱 강화하는 동시에 투여 가능성에 대한 집중적인 평가 진행

- 폴 에를리히 연구소(Paul Ehrlich Institut)는 투명한 절차를 입증하기 위하여 공개적으로 데이터 은행을 운영하여 발생 가능한 부작용에 대한 기록을 관리 중



4. 시사점

□ 최근 신종플루 등 전염성이 강한 질병의 경우 국가적 재난수준의 파급효과를 인식하는 것이 중요

○ 백신이나 치료제의 경우 특정기업이 독점하는 상황의 발생이 빈번하므로, 국가 안보차원의 문제로 대응하는 것이 타당



○ 장기간 대규모 재원이 소요되는 전염성 질환의 규명 및 예방연구의 경우, 지속적인 정책지원 및 예산확보가 필요

      ※ ‘09년 9월 ‘신종플루 등 감염병 대응 범부처 R&D 체계화 방안’을 국과위에 상정하여, 인수공통감염병에 대한 범부처 통합R&D와 체계적 위기대응 연구 추진



□ 기초연구와 더불어, 전염성 질환의 연구는 상시에는 예방, 발생 이후에는 방역 및 치료가 주요 역할

○ 지속적으로 현재의 전염성 질환에 대한 현황을 파악하고, 관리하며 예측되는 변종 질병에 대한 대응력을 제고하는 것이 필요



○ 이를 위하여, 시스템생물학분야에 대한 연구지원 확대 및 국제협력을 강화할 필요

      ※ ‘09년 1월 제2회 한·독한림원 공동심포지엄(The 2nd KAST-BBAW Bilateral Symposium)은 시스템생물학을 통한 미래의 생명공학기술을 의제로 개최



○ 말라리아, HIV, 결핵은 변이 발생이 빈번하므로, 백신개발 이후 발생하는 변형에 맞춘 감염 예방에 대한 연구가 필수적

- 특히, 한국인 유전자 특성분석을 통한 병원체 자체의 감수성 연구도 중요



□ 국가 간 인구이동이 잦은 최근의 특성을 감안하여, 전 세계적으로 유행하는 전염성 질병에 대한 국제적 공동연구 추진 필요

○ 선진국과는 현재의 질병이 아닌, 미래 발병가능성을 내포한 병원에 대한 추적 및 발견, 예방기술에 주력할 필요



○ 개도국 및 후진국에 대해서는 호혜적 차원의 접근으로서, 우리나라의 국가적 위상에 걸맞는 국제협력 정책 추진 필요

      ※ (예) 말라리아의 주요 피해지역인 아프리카 지역에 대한 예방약 혹은 치료제의 공급 등





< 신종플루 Vs. 말라리아>



 ◇ 최근 신종플루(H1N1)는 ’09년 4월부터 8월까지 감염자 20만여 명에 사망자 2,185명으로, 치사율은 0.007～0.045%(미국의학연구소, ‘09년)로 집계되고 있으며, 치료제인 타미플루의 1회 분량은 약 25,000원 수준

 ◇ 반면, 말라리아는 아프리카를 중심으로 발병하여 매년 약 100만명의 사망자가 발생(WHO)하고 있으며, 백신없이 치료제만 약 1,000원～2,500원 수준







* 도표 등과 관련된 상세 내용은 첨부파일을 참조하시길 바랍니다.

* 본 자료는 교육과학기술부 과학기술기반과와 KISTI 정보분석본부, KISTEP 정책기획실 등에서 

  분석한 내용을 바탕으로 한 것입니다