알레르기는 진화에 의해서 발생했다…현대인을 괴롭히는 면역 폭주에 의한 병은, 사실 「감염 폭발의 반복」이 출현시켰다는 「충격적 주장」

알레르기는 진화에 의해서 발생했다…현대인을 괴롭히는 면역 폭주에 의한 병은, 사실 「감염 폭발의 반복」이 출현시켰다는 「충격적 주장」

'에피데믹(epidemic. 유행병)'(감염 폭발)과 '자가면역질환'과 '알레르기'. 둘 사이의 놀라운 관계를 밝혀 화제가 되고 있는 한 권의 책이 있다. 해당 책자의 내용에 관한 것이다.자가면역질환 전문의가 쓴 『유전자가 말하는 면역학 야화』(정문사)다.본서의 일부를 특별 공개하다.

◆ 면역(免疫)은 양날의 검
'면역(免疫)'이란, '역(疫)을 면(免)한다'라고 쓰는 글자 그대로, '한 번 걸린 감염병에는 두 번 다시 걸리지 않도록 생체가 저항성을 획득하는 구조'입니다.

만약 홍역이나 풍진(풍진바이러스에 의한 감염으로 발생, 귀 뒤, 목 뒤의 림프절 비대와 통증으로 시작되고 이어 얼굴과 몸에 발진(연분홍색의 홍반성 구진)이 나타난다)에 한 번 걸리면 두 번은 걸리지 않는다는 것은 들어 본 적이 있을 것입니다. 백신은 그 구조를 응용한 것으로, 약하게 독성화한 감염 미생물을 사람에게 먼저 감염시켜 둠으로써 강력한 독성을 가진 진짜 미생물에 감염되었을 때에는 몸이 빠르게 저항성을 나타낼 수 있다는 것입니다.

그런데 이 면역 체계가 감염원 미생물이 아니라 자신의 조직을 공격할 수가 있는 겁니다. 그것을 '자가면역'이라고 하고, 그로 인해 일어나는 질병을 '자가면역질환'이라고 부릅니다. 그중에서 전신성에 자가면역이 일어나는 것이 이른바 교원병(교원질병, 膠原質病, Collagen disease은 결합조직의 이상 상태로, 몸의 어떤 기관에도 침범할 수 있으나 주로 피부에 발병)이라고 하는 질병으로 전신성 에리테마토데스(Erythematodes, 홍반성(紅斑性)낭창(狼瘡). 교원병(膠原病)의 하나로, 피부의 홍반·탈모·관절·근육의 동통 등의 증상을 나타내는 여성에 흔한 난치병), 류마티스 관절염 등이 해당됩니다.

한편, 어떤 특정 장기에 대해 공격이 향하는 것은 장기 특이적 자가면역 질환이라고 하며, 예를 들어, 1형 당뇨병이나 바세도우병(Basedow‘s disease. 갑상선 기능 항진증의 하나이며, 갑상선에서 과도하게 호르몬이 분비되는 질병), 크론병(Crohn's disease. 주로 소장이나 대장에 생기는 염증) 등의 질병이 그것에 해당합니다.

그리고 면역체계에 의한 공격이 감염원의 미생물이 아닌 미량의 환경물질을 향해 일어나는 것을 '알레르기'라고 부르며, 꽃가루 알레르기나 아토피성 피부염 등이 그에 해당합니다. 모두 면역계의 폭주로 인해 일어나는 병입니다.

'자가면역'이 일어나면 뭐가 귀찮냐면 감염 미생물에 대해서 면역이 공격할 때는 그 미생물이 없어지면 싸움은 끝이 납니다. 그런데 '자기'를 상대로 면역이 싸움을 시작할 경우에는 그 싸움은 '자기'의 장기를 파괴해 버릴 때까지 끝나지 않는다는 점입니다. 그리고 그 결과, 생체에 있어서 중요한 장기의 기능이 잃게 되는 것입니다.

예를 들면 제1형 당뇨병에서는 췌장이 자가면역에 의해서 공격, 파괴되기 때문에 췌장이 분비하고 있는 인슐린이라는 물질을 전혀 만들 수 없게 되어 당뇨병이 됩니다. 그렇기 때문에 이 병에 걸린 사람은 평생 인슐린을 계속 먹어야 합니다. 또는 류마티스 관절염에서는 관절이 면역의 주요 공격 대상이 되어 파괴되기 때문에 환자의 신체 기능이 크게 장애가 발생하게 됩니다.

이처럼 자가면역이 일어난 경우는 생체에 있어서 파멸적인 결말을 초래하기 때문에 당초 면역학자들은 그런 일이 일어날 리 없다고 생각했습니다. 초기의 유명한 면역학자인 폴 에를리히는 그것을 'Horror autotoxicus(자기중독 기피설)'라고 말하였습니다. 면역계가 자기를 공격하는 것과 같은 파멸적인 것이, 「진화」의 과정에서 선택될 리 없다, 생체는 그것을 막기 위한 구조를 갖추고 있을 것이다,고 하는 것입니다.

그런데 실제로는 자가면역질환이나 알레르기 같은 병들이 존재합니다.

그건 왜 그럴까요?

◆ 현대 의학이 밝혀 내는 자기 면역의 수수께끼
최근 의학의 진보는 이 수수께끼를 해명하고 있습니다. 유전자의 해석기술, 그리고 바이오 인포매틱스(생명정보과학. bioinformatics는 생물정보학(生物情報學)으로 생물학적인 문제를 응용수학, 정보과학, 통계학, 컴퓨터 과학, 인공지능, 화학, 생화학 등을 이용하여 주로 분자 수준에서 다루는 학문)라는 학문의 발달로 우리는 시베리아의 얼음에 싸여 있던 고대인의 뼈에서 유전자를 꺼내 그것을 마치 그 고대인의 세포가 살아있는 것처럼 각각의 면역세포의 기능을 재현할 수 있게 되었습니다.

그 결과 나타난 것은, 자가면역 질환이나 알레르기라고 하는 것은, 인류가 몇만 년이나 되는 세월을 다양한 에피데믹(epidemic. 유행병으로 지역에서의 감염 폭발)을 극복하면서 살아 남아 온 것과 떼려야 뗄 수 없는 관계에 있는 '숙명의 병'이라는 것입니다.

항생제도 백신도 없이 에피데믹과 절망적인 싸움을 벌여온 과거의 인류와 코로나19와 함께 했던 현대의 우리, 그리고 첫머리에 제시한 것과 같은 미래의 인류, 그것들은 모두 유전자라는 보이지 않는 실에 의해 연결되어 있습니다.

그리고 그 실들이 엉켰을 때 면역 폭주에 의한 병은 출현하는 것입니다.

◆ 병은 왜 일어나는가?
4개의 염기 (A아데닌, T티민, G구아닌, C시토신) 조합에 의해 DNA에 기록되는 유전자

여기서 유전학과 바이오 인포매틱스의 개념을 매우 간단하게 요약해 보겠습니다.

우리는 개개인마다 조금씩 다른 유전자를 가지고 있습니다.인간의 유전자는 A(아데닌), T(티민), G(구아닌), C(시토신)라는 단 4개의 염기 조합에 의해 쓰여져 있습니다.

그러나 그 배열은 사람 한 사람이 약 30억 개에 달하며, 그것이 개개인의 차이를 형성하고 있는 것입니다. 그 천문학적인 숫자의는 유전자 배열끼리 관계를, 확률론이나 통계학 등의 수리학적 기법을 이용해 컴퓨터로 비교 해석해 가는 것이, 바이오 임포매틱스라고 하는 학문입니다.

◆ 면역학은 기술과 인문과학(교양과목. liberal arts) 사이의 교차점을 통과하려고 노력하고 있다
이러한 학문의 발달로 예를 들면 어떤 질병과 관련된 유전자 변이를 찾아내어 그 유전자 변이를 가진 사람이 어느 마을에서 어느 시대를 기점으로 갑자기 증가했다는 사실을 밝혀낼 수 있게 되었습니다.

그로부터, 그 유전자 변이가 생기게 된 이벤트를, 역사나 문화(예를 들면 역병의 발생이나 이민족과의 교배, 특유의 식습관 등)의 관점에서 풀어냄으로써, 병의 원인이 된 이야기를 찾아낼 수 있습니다.

지금은 화석이 된 과거의 생물이나, 감염 미생물에도, 각각이 병의 발생으로 연결되게 된 이야기가 있어, 유전학이나 바이오 임포매틱스는 그것을 해명하기 위한 도움이 됩니다.

스티브 잡스는 "테크놀로지(자연과학)와 liberal arts(인문과학)가 만나는 곳이야말로 큰 가치가 있다"고 말했지만, '면역학'은 지금 바로 이 교차로를 건너고 있는 것입니다.

◆ 신종 코로나 중증화와 관련된 네안데르탈인 유래 유전자
코로나19 팬데믹이 시작됐을 당시 '코로나19 폐렴의 중증화에 네안데르탈인 유래 유전자가 관련돼 있었다'는 보도가 나오기도 하였습니다.

신종 코로나 폐렴의 중증화율은 지역에 따라 현저한 차이가 있으며, 동아시아인이나 아프리카인은 유럽인에 비해 중증화되기 어려운 것으로 알려져 있습니다. 그리고 그 이유로 제3염색체 상에 있는 일련의 유전자군이 관련되어 있다는 것을 알게 되었습니다.

이렇게 관련된 유전자군이 동일한 염색체 상에 존재하는 경우는, 그 모든 돌연변이가 랜덤하게 일어났다고 생각하기보다, 그러한 유전자를 가진 '누군가'와 '어느 시점'에서 교배했기 때문에 초래된 것이 아닌가, 라고 하는 것이 의심됩니다.

그리고 그 '누군가'가 네안데르탈인이었다는 것을 알았다는 것입니다(Nature 2020; 587: 610)。

그렇다면 네안데르탈인에서 유래한 유전자란 어떤 성질을 가지고 있었던 것일까요? 그리고 그것이 왜 코로나19 폐렴의 중증화와 관련이 있는 것일까요?

◆ 네안데르탈인 유래 유전자의 특징
네안데르탈인은 약 40만 년 전 아프리카를 떠난 뒤 오랜 빙기 동안 한랭한 유럽에서 서아시아, 시베리아에 걸쳐 살고 있었습니다. 그렇기 때문에 세균 감염에 대한 강한 내성을 갖추고 있었습니다.

한편, 이러한 '면역을 활성화하기 쉬운' 유전자는 면역의 폭주가 나쁜 질환에서는 나쁘게 작용할 수 있으며, 현생 인류의 알레르기나 기관지 천식에 걸리기 쉬운 58종의 유전자 중 12가지가 네안데르탈인에서 유래한 유전자인 것으로 알려져 있습니다.

그리고 신종 코로나와 관련된 유전자에 대해서도 이러한 네안데르탈인 유래의 '활성화되기 쉬운' 면역의 기능이 나빴을 가능성이 있습니다.

◆ 네안데르탈인과의 교분이 일어난 장소
신종 코로나의 중증화와 관련된 제3염색체상의 클러스터 유전자가 어디서 현생인류에 포섭되었는지를 조사하기 위해 조사가 이루어졌습니다.

노벨 생리의학상을 받은 유전학자 베포 박사 등은 약 5만 년 전의 것으로 추정되는 남유럽의 크로아티아와 12만 년 전과 6만 년 전의 것으로 추정되는 시베리아의 알타이와 차가스카야 등 3구의 네안데르탈인 유골에서 추출한 DNA와 현생 인류의 유전자를 비교했습니다.

그러자 크로아티아의 네안데르탈인은 코로나19 감염의 중증화와 관련된 13개의 위험 유전자 중 11개를 호모(homo. 유전학에서 잡종이 아니고 유전자형이 순수하고 등질(等質)인 것. 동형(同型)) 형태로 가지고 있었습니다. 반면 알타이와 차가스카야에서 발견된 네안데르탈인은 이러한 위험 유전자 중 3개만을 호모로 가지고 있었습니다. 이러한 점에서 네안데르탈인으로부터 현생인류에 대한 신종 코로나와 관련된 리스크 유전자의 인도는 남유럽에서 일어난 것으로 생각됩니다(Nature 2020; 587: 610)。

그리고 이 네안데르탈인에서 유래한 신종 코로나의 중증화 유전자는 예상된 대로 네안데르탈인과의 교잡이 없었던 사하라 이남 아프리카인에게서 전혀 볼 수 없었습니다. 반면 유럽인에서는 8~16%가 이 네안데르탈인 유래 코로나19 위험 유전자를 보유하고 있었습니다.

그리고 동아시아인도 네안데르탈인 유래 유전자를 물려받았을 텐데 코로나19 위험 유전자에 대해서는 이를 거의 보유하고 있지 않았습니다. 이는 신종 코로나가 유럽인에서 중증화되기 쉽고 아프리카인이나 동아시아인에서는 중증화되기 어려웠다는 역학적인 지식과도 부합한 것입니다.

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