병원에서 보툴리눔 톡신을 주사하고 있다. 처음에는 사시와 눈꺼풀 떨림 치료제로 개발됐지만, 최근에는 주름 개선제로 더 많이 쓰인다. /셔터스톡 치명적인 질병을 치료하는 것도 아니면서 전 세계에서 한 해 15조원 넘게 매출을 올리는 주사제가 있다. 보톡스(Botox)란 상품명으로 유명한 주름 개선제 보툴리눔 톡신이다. 식중독균인 클로스트리디움 보툴리눔균(菌)이 만드는 독소 단백질로, 신경전달물질을 차단해 근육 수축을 억제함으로써 주름을 개선하는 효과를 낸다. 보툴리눔균이 지난 90년간 실험실에서 배양되면서 상업화에 맞게 길든 것으로 밝혀졌다. 늑대를 길들여 개로 만들었듯, 과학자들이 치명적인 식중독균을 배양하면서 미용과 의학에 적합한 형태로 바꿨다는 말이다. 미국 노던애리조나대의 폴 카임 석좌교수 연구진은 “보툴리눔 톡신 생산에 쓰이는 ‘아미 홀 A(AHA)’ 균주 계통의 유전체를 비교해 장기간 실험실에서 배양되면서 자연에 있는 균주와 달리 상업화에 적합한 특성이 나타난 것을 확인했다”고 10월 15일(이하 현지시각) 국제 학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 밝혔다. DNA 변이, 상업화엔 새옹지마 오늘날 보툴리눔 톡신은 동안(童顔)을 만들어 주는 착한 주사제로 통하지만, 100년 전에는 공포의 대상이었다. 독소 단백질이 몸에 들어오면 근육이 마비돼 질식사한다. 1919년 미국에서 올리브 통조림을 같이 먹고 4명이 사망한 이래 여러 주에서 20명 가까운 사망자가 나왔다. 사인이 보툴리눔 톡신으로 밝혀지면서 식품 업계는 과학자들의 권고를 받아들여 고열 살균 공정을 도입했다 릴게임뜻 . 당시 캘리포니아대의 미생물학자였던 이반 클리퍼드 홀 교수는 보툴리눔균과의 전쟁에서 중심 역할을 했다. 홀 교수는 이후 보툴리눔균을 연구하기 위해 다양한 균주를 확보했다. 그중 ‘홀 A(Hall A)’라는 균주가 실험실에서 배양이 잘돼 학계에서 핵심 연구 재료로 자리 잡았다. 카임 교수 연구진은 현재 전 세계 실험실에서 배양 중인 홀 A 균주들의 유전체 1000개 이상을 해독했다. 그 결과 지난 90년 동안 세균이 순화(馴化·domestication)됐다는 사실이 밝혀졌다. 야생동물을 길들여 가축으로 만들 듯, 세균의 형질을 여러 세대에 걸쳐 원하는 방향으로 바꿨다는 의미다. 세균의 변화는 크게 두 가지 방향으로 이뤄졌다. 유전정보를 담은 DNA가 손상되면 mutS 유전자가 복구한다. 연구진은 실험실 배양 과정에서 이 기능이 상실된 것을 확인했다. 변이 과정을 역추적한 결과 초기 배양 과정에서 mutS 유전자가 변했을 것으로 추정됐다. DNA 손상이 복구되지 않으면 돌연변이가 더 많이 생길 수 있다. 새옹지마(塞翁之馬)라는 말처럼 나쁜 일이 있으면 좋은 일도 있다. 세균의 돌연변이 중 하나가 보툴리눔 톡신의 상업화에 도움을 줬다. 바로 포자를 만들지 않는 돌연변이 균주다. 세균은 환경이 나빠지면 내생 포자를 만들어 휴면 상태로 돌입한다. 곰팡이는 포자로 번식하지만, 세균은 살아남기 위해 포자를 만든다. 자연에서는 포자가 필요하지만, 최적의 환경을 제공하는 실험실에서는 그럴 필요가 없다 모바일 야마토 릴게임 . 포자를 만들지 않는 돌연변이 균주는 그 자원을 다른 데 쓸 수 있다. 연구진은 포자를 만들지 않는 변이 홀 A 균주가 가까운 야생형 균주 BrDuraA보다 실험실 조건에서 더 잘 자라는 것을 확인했다. 특히 이 균주는 독소도 더 많이 만들었다. 포자를 만들지 않아서 독소 분비가 늘었는지 인과관계까지는 확인하지 못했지만, 그 변이가 상업화에 도움을 준 것은 사실이다. (좌) 미국의 미생물학자인 이반 클리퍼드 홀은 보툴리눔 톡신을 분비하는 클로스트리디움 보툴리눔(Clostridium botulinum)균을 수집해 방대한 컬렉션을 구축했다. 그중 홀 A 균주가 오늘날 주름 개선제를 낳았다. /미국 스미스 소니언협회 기록 보관소 (우) 보툴리눔 톡신을 분비하는 클로스트리디움 보툴리눔균의 현미경 사진. 세균이 분비하는 독소는 근육을 마비시켜 질식사하게 하지만, 제약사는 이를 이용해 주름을 펴는 주사제를 만들었다. /셔터스톡 살인마에서 동안 만드는 천사로 변신 보툴리눔균은 그동안 치명적 무기에서 미(美)의 전령으로 변신했다. 미군 소속 연구원들은 1942년부터 홀 A 균주를 이용해 생물무기와 보툴리눔 백신을 개발하기 시작했다. 그래서 홀 A 균주 이름 앞에 육군을 뜻하는 영어 ‘아미’가 추가됐다. 1960년대 초 미국 중앙정보국(CIA)은 쿠바 지도자 피델 카스트로의 시가 한 상자에 보툴리눔 톡신을 넣어 그를 암살하려는 음모를 꾸미기도 했다. 생물무기는 우연한 기회에 치료제로 180도 변신했다. 모바일 바다이야기 오리지널 미국은 1969년에 생물무기 프로그램을 포기하고 3년 후 생물무기금지협약에도 서명했다. 이 시기 연구원 한 명이 군대에서 위스콘신대로 자리를 옮기면서 홀 A 균주를 가져갔고, 안과 의사 앨런 스콧(Alan Scott) 박사가 이를 사시(斜視) 치료제로 개발했다. 사시는 두 눈 시선이 다른 방향을 향하는 질환인데, 보툴리눔 톡신은 근육을 이완시켜 사시를 치료한다. 스콧 박사는 오쿨리넘(Oculinum)이라는 제약사를 세웠고, 1989년 12월 29일 미국 식품의약국(FDA)으로부터 사시와 눈꺼풀 떨림(안검 경련) 치료제로 시판 허가를 받았다. 나중에 치료받은 환자 중 일부에게서 편두통이 사라지고 주름이 없어지는 좋은 부작용이 나타났다. 미국 제약사 앨러간(Allergan)은 1991년 오쿨리넘의 보툴리눔 톡신 제품을 인수했다. 질병 치료가 아닌 미용에서 더 큰 가능성을 본 것이다. 앨러간은 인수 이후 제품명을 보톡스로 바꿨다. 오늘날 널리 쓰이는 주름 개선용 제품은 2002년에 FDA 승인을 받았다. 카임 교수는 치명적인 독이 주름을 펴는 약으로 변신한 것을 두고 “이것이야말로 ‘칼을 보습(쟁기날)으로 바꾸는’ 유형의 이야기”라고 했다. 성경에 나오는 이 구절은 전쟁 도구를 평화와 생산의 도구로 바꾼다는 의미다. 보툴리눔 톡신 제품은 수십 가지로 늘었다. 국내에서만 20여 종이 유통되는데 대부분 국내 기업이 개발했다. 같은 균주로 약을 만들다 보니 기업 사이에서는 소유권과 제조 비밀을 둘러싼 법적 분쟁이 불거졌다. 법정에서는 균주 보관 기록을 따져 우선권을 가렸다. 이번 연구 결과는 균주의 유전자 변이 형태가 법정에 제출된 기록을 과학적으로 검증할 수단이 될 수 있음을 재확인했다. 트로의 시가 한 상