[김영호의 새콤달콤 과학 레시피] 전염병 천연두 어떻게 종식시켰나

"바이러스가 뭐예요?"라고 누가 물으면 작년까지만 해도 먼저 컴퓨터 바이러스가 떠올랐다. 그러나 이제 코로나19 팬데믹 상황에서 생물학적인 바이러스를 생각하지 않을 수 없다. 신종 코로나바이러스가 작년 12월에 중국 우한시에서 발생한 후 석달 만에 전세계 감염자가 8만명을 넘어서더니 11월 13일에 우리나라 인구수보다 많은 5천273만명이나 발생했다. 이미 코로나19 바이러스는 전세계 218개국 이상으로 퍼졌고 날이 갈수록 점점 더 많은 감염자와 사망자가 발생하고 있다.

어느덧 코로나19와 함께 일상을 살아가는 위드 코로나 시대에 인류의 노력으로 종식된 천연두를 돌아본다. 인류 역사상 가장 무시무시하고 오래된 감염병인 천연두. 인류는 어떻게 천연두를 종식시킬 수 있었을까?

◆인류 최초의 백신과 천연두 정복 과정

영국 시골 의사였던 제너는 소 젖을 짜는 소녀가 천연두에 걸리지 않는다는 것을 보고 신기하게 생각했다. 소가 걸리는 우두라는 병이 있는데 소 젖을 짜다보면 소녀도 우두 바이러스에 감염되어 가볍게 앓다가 낫는다. 그런데 신기하게도 이렇게 감염되었다가 나은 사람은 천연두에 걸리지 않았던 것이다. 제너가 이것을 이용해서 종두법이라는 천연두 예방법을 1796년에 만들었다.

이와 같은 제너의 종두법이 세계 최초의 천연두 예방법으로 알고 있는 사람도 있는데 사실은 이보다 훨씬 오래 전에 인두법이라는 예방법이 있었다. 이것은 중국의 강희제 황제 때에 개발된 것이다. 강희제의 아버지가 천연두에 감염되어 사망하였을 뿐만 아니라 강희제 자신도 천연두에 감염되어 죽다가 살아났다. 이후 강희제가 황제의 자리에 오르자 전문기관을 만들어 천연두 예방법을 만들도록 했다.

바로 이 전문기관이 만든 천연두 예방법이 인두법이다. 제너의 종두법은 소의 우두 바이러스를 이용하는데 반하여 인두법은 진짜 천연두 바이러스를 이용하는 방법이어서 위험성이 따랐다. 그렇지만 종두법이 개발되기 전까지 중국과 우리나라 등에서 우두법이 많이 시행되었다. 제너의 종두법이 영국을 넘어 세계 각지로 퍼져나가면서 천연두 예방에 크게 기여했다.

1800년에 존 클린치가 아메리카 대륙으로 종두법을 가져갔고 1813년에 미국에서 백신법이 만들어짐으로써 일반인들도 천연두 백신 접종을 받을 수 있게 되었다. 이후 인도에서 천연두 백신 접종이 1817년에 시행되었고 1849년에 일본에까지 전해졌으며 일본을 거쳐 우리나라에도 전해졌다. 그리고 1880년대에 프랑스의 루이 파스퇴르가 과학적인 실험을 통해 백신의 원리를 밝혀내었고 질병을 예방할 수 있는 백신을 개발했다. 이로서 현대적인 백신이 개발되어 더 많은 사람들에게 접종되었다.

◆천연두 종식이 선언되다!

세계보건기구(WHO)는 올해에 천연두 종식 선언 40주년을 기념했다. 역사적으로보면 천연두는 이집트의 파라오 람세스 5세 시대부터 20세기에 이르기까지 세계 많은 나라에서 수 차례 반복해서 발생하였다. 20세기에만 보더라도 전세계에서 3억명 이상이 천연두에 감염되어 사망하였다. 이처럼 무서운 천연두의 종식에는 제너의 종두법과 더불어 현대적 백신들이 개발되었고 세계보건기구(WHO)에서 적극적으로 천연두 박멸에 나섰기 때문이다.

이러한 노력에 의해 천연두는 북아메리카에서 1952년, 유럽에서 1953년, 아시아에서 1975년에 박멸되었다. 마지막으로 천연두가 남아있던 아프리카에서도 1977년에 박멸되어 전세계에서 천연두가 자연적인 발생이 더 이상 일어나지 않는 상황에 이르렀다. 따라서 세계보건총회(WHA)에서 1980년 5월에 천연두 종식을 선언했다. 그러니까 제너가 종두법을 만든 때로부터 184년만에 천연두가 종식된 것이다.

◆천연두, 얼마나 오래되었을까?

천연두에 관한 가장 오래된 문헌은 기원전 15세기에 쓰여진 인도 고대 문헌과 기원전 4세기에 쓰여진 중국 고대 문헌 등이라고 알려져 있다. 또한 기원전 1157년에 사망한 것으로 알려진 이집트 람세스 5세의 미라의 피부에서 천연두에 감염되었던 흔적이 발견되었다. 당시 최고 권력자였던 파라오가 천연두에 감염되었다면 다른 많은 사람들도 천연두에 감염되었을 것으로 추정해볼 수 있다. 이 외에도 이집트 시대의 세 개의 미라에서 천연두와 유사한 증상이 발견되었다. 이상과 같은 상황을 종합하여 볼 때 천연두는 최소 3천년 전에 이집트나 인도에서 생겨나서 다른 나라로 확산되었을 것으로 추정된다고 네셔널지오그래픽에서 설명하였다.

◆DNA가 말하는 바이킹 시대의 천연두

살인사건 현장에서 채취한 DNA를 분석하여 살인자를 잡았다는 뉴스를 가끔 듣는다. 최근에는 수 백년 전에 사람들을 죽인 바이러스의 정체가 DNA 분석으로 밝혀지고 있다. 캐나다 맥마스터대학의 헨드릭 포이너 교수팀은 리투아니아에서 발견된 300년이나 오래된 미라에서 천연두 바이러스를 채취하여 유전자 분석한 결과를 2016년에 발표했다. 이 연구팀은 17세기에 죽은 소녀의 미라에서 많은 양의 천연두 바이러스 DNA를 발견했으며 염기서열을 완벽하게 읽어냈다. 이 연구결과는 17세기 천연두 바이러스의 정체에 대해 분명히 보여주고 있다.

그리고 올해에 발표된 다른 연구팀의 연구결과는 유럽의 바이킹 시대인 600년~1050년 사이에 이미 천연두가 여러 지역에 퍼져있었다는 것을 보여준다. 이 연구는 영국 케임브리지대학과 덴마크 코펜하겐대학 등 국제 공동연구팀에 의해 진행되었는데 바이킹 시대의 천연두 바이러스 유전체를 재구성한 연구결과를 사이언스 학술지에 2020년 7월에 발표했다.

이 연구팀은 3만2천년 전에서 150년 전까지의 시기에 유라시아와 아메리카 대륙에 살았던 1,867명의 사람들의 뼈와 치아에서 DNA를 추출하여 분석했다. 이 연구팀은 이 중에서 놀랍게도 북유럽 바이킹 시대에 살았던 11명의 유해에서 천연두 바이러스를 발견하였다. 이처럼 DNA 연구를 통해 아주 오래 전에 천연두가 세계 여러 지역에 퍼져서 발생하였다는 것이 속속 밝혀지고 있다.

최근 여러 나라에서 코로나19 백신 개발에 박차를 가하고 있다. 러시아에서 지난 8월에 '스푸트니크V'라는 코로나19 백신을 허가한 것에 이어서 10월에 '에피박코로나' 백신도 허가했다. 또한 제약사 화이자와 모더나에서 개발한 백신들이 임상시험에서 코로나19 예방률이 90% 이상이라는 우수한 결과를 얻어서 머지않아 허가를 받아 대량생산에 들어갈 것이라는 소식이 들려온다. 인류 역사상 가장 위험한 감염병이었던 천연두가 백신개발과 박멸노력으로 인해 종식된 것처럼 코로나19도 백신개발과 감염확산방지 노력으로 하루빨리 종식되기를 고대한다.