개를 이용해 냄새로 말라리아를 찾는 방식

만약 우리 몸에서 내뿜는 냄새로 세계에서 가장 치명적인 질병들 중 일부를 진단 할 수 있다면 어떨까요? 흥미로운 강연과 실황 데모로 생물학자 제임스 로건은 말라리아를 감지하는 개 프레야를 소개하며, 우리가 어떻게 놀라운 동물의 후각을 이용해 감염과 관련된 화학적 특징을 감지하고, 질병을 진단하는 방법을 변화시킬 수 있는지를 보여줍니다.

말라리아는 아직도 지구상에서
가장 강력한 사망 원인 중 하나입니다.

지난 20년 동안 상당한 진전을
이루었음에도 불구하고,

세계 인구의 절반은 여전히
이로 인해 위험에 처해 있습니다.

실제로 2분마다

2살 미만의 어린이가
말라리아로 사망합니다.

발전은 의심할 여지없이
정체되어 있습니다.

현재 말라리아 퇴치와 관련해
많은 어려움에 직면해 있지만,

그 중 한 가지 문제는

먼저 말라리아에 감염된 사람을
찾는 것입니다.

예를 들어, 만약에 사람들이 그 질병에
면역력이 어느 정도 있다면,

감염을 일으키고 전염성이 되어
여전히 다른 사람이 전염될 수 있습니다.

실제로 증상도 없이 말이죠.

이건 큰 문제인데,
이런 사람들을 어떻게 찾는냐는 것이죠.

그건 거의 불가능한 일이죠.

지금 과학자들은 몇 년 동안
이 문제를 해결하려고 노력해왔지만,

오늘 여러분에게 말하고 싶은 것은

이 문제에 대한 해결책이
아마도 지금까지

우리의 코앞에 있었는지도
모른다는 겁니다.

제가 중요한 통계를 가지고
이야기를 시작해서 조금은 무거웠지만,

이제 우리 모두
긴장을 조금 풀어 보죠.

그러면 덕분에 저도 긴장을
좀 풀 수 있을테니까요.

우리 모두 숨을 깊이
들이마셔 보죠...

와우. (웃음)

그리고 숨을 내쉬고,

그리고, 후, 거기는
날아갈 거 같은데요.

좋아요, 이제 한 번 더 해봅시다,

이번에는 코로만 숨을 쉬어 보세요.

그리고 여러분 주변의 공기를
충분히 느껴 보세요.

여러분 옆자리에 앉아있는 분의
냄새를 맡아보세요.

모르는 사람이라고 해도,
저는 신경쓰지 않아요.

몸을 기대서, 코를 옆사람의
겨드랑이에 대어 보세요.

어서요, 점잖은 척 그러지 말고요.

겨드랑이에 코를 대고,
킁킁거리면서 오래된 냄새를 맡아 보세요.

어떤 냄새가 나는지 보세요.

(웃음)

이제 우리들 각자는

아주 다른 감각 경험을 했을 것입니다.

몇몇은 기분 좋은 냄새를 맡았을 것이고

아마도 누군가의 향수 냄새였겠죠.

하지만 누군가는 다소
좋지 않은 냄새를 맡았을 겁니다.

아마도 입냄새거나 암내였겠죠.

어쩌면 자기 암내까지 맡았을 겁니다.

(웃음)

하지만 아시다시피,
우리가 특정한 체취를

좋아하지 않는데는
그럴만한 이유가 있습니다.

역사를 통틀어,

냄새와 관련이 있는 질병의 예는
얼마든지 있었습니다.

예를 들어, 장티푸스는
분명히 구운 갈색 빵 냄새가 나는데,

그것도 꽤 좋은 냄새죠, 그렇죠?

이제 점점 나빠지기 시작할 거예요.

결핵은 퀴퀴한 맥주 냄새가 나고,

황열병은 정육점에서 나는
생고기 냄새가 납니다.

사실, 질병을 묘사하는데 사용되는

단어의 종류를 보면,

이런 단어들이 사용되는
경향이 있습니다:

[썩어가는, 더러운,
부패하는 혹은 톡 쏘는]

그렇다면, 그 냄새와 체취가 약간은

나쁜 평판을 받는 게
놀랄 일은 아니죠.

만약에 제가 여러분에게,
"당신 냄새나요"라고 한다면,

이제, 여러분은 그 말을
칭찬으로 받아들이지 않겠죠, 그렇죠?

하지만 여러분은 정말 냄새가 납니다.

방금 우리 모두 알게 되었죠.
냄새가 납니다.

그것은 과학적 사실입니다.

여러분이 이 사실을
완전히 뒤집어서 생각해 보셨으면 합니다.

만약에 냄새를 긍정적으로
생각할 수 있다면,

좋은 용도로
사용할 수 있다면 어떨까요?

만약에 우리가 아플 때

우리 몸에서 배출되는
화학 물질을 감지해서,

병을 진단하는 데
사용할 수 있다면 어떨까요?

이것이 가능하도록 하려면
좋은 센서를 개발해야 하는데,

세계에서 가장 좋은 센서는
이미 존재하는 것으로 밝혀졌죠.

그것은 바로 동물입니다.

동물들은 냄새를 맡도록 창조되었습니다.

동물은 일상을 코에
의지해서 살아갑니다.

동물은 주변 환경을 감지해서

생존하는 방법에 대한
정말 중요한 정보를 모읍니다

필연적인 거죠.

여러분이 만약 모기라고 생각하고

방금 전 밖에서 방 안으로
날아들어왔다고 가정해 봅시다.

이제 여러분은 매우 복잡한 세계로
들어가게 될 겁니다.

여러분은 여기저기서 나는 냄새 때문에
정신이 없을 겁니다.

방금 전 우리가 정말 냄새나는
짐승임을 알게 되었잖아요.

우리 모두 각기 다른
휘발성 화학 물질을 만듭니다.

단지 한 가지 화학 물질이 아니라,
암내처럼

아주 많은 화학 물질입니다.

하지만 여러분 뿐만 아니라,
여러분이 앉아 있는 좌석이나,

카펫, 카펫을 바닥에 고정시키는
접착제,

벽에 칠한 페인트나, 밖에 있는 나무도
화학 물질을 만듭니다.

여러분 주변에 있는 모든 것이
냄새를 풍기고 있고,

화학물질들이 만드는 복잡한 세계를
모기는 헤치며 날아야하죠.

그리고 그 복잡한 세계 안에서
여러분을 찾아 내야 하는 것입니다.

여러분 모두 아실 텐데

어서, 손들어 보세요,
누가 항상 모기에 물리시나요?

그리고 누가 절대 모기에
물리지 않으시나요?

모기에 절대 물리지 않는
짜증나는 사람이 한두 명은 꼭 있죠.

여러분을 찾아내는 일은
모기한테는 정말 어려운 일이고,

그 모든 것은 여러분한테서 나는
냄새과 관련이 있습니다.

모기를 끌어 들이지 않는 사람들은
역겨운 냄새가 나고,

그리고 우리가 아는 사실은

(웃음)

분명히 짚고 넘어가는데,
모기에게 역겨운 냄새이지.

사람에게 역겨운 냄새는 아닙니다.

(웃음)

우리가 알고 있는 것은

그 냄새가 실제로 우리 유전자에 의해
제어된다는 것입니다.

그런데 모기가 냄새를
맡을 수 있는 이유는

모기의 후각은
매우 섬세하게 발달했기 때문에

모기들은 모든 종류의 냄새를 맡고
종류를 분류하고, 걸러서

특정 개인인, 여러분을 찾아내서
피를 빨아먹는 것입니다.

하지만 만약 여러분 중에 한 명이
말라리아에 걸렸다면 어떤 일이 일어날까요?

말라리아의 수명주기에 대해
간단히 살펴보겠습니다.

수명주기는 굉장히 복잡하지만

기본적으로 모기는 감염되기 위해
누군가를 물어야 합니다.

일단 모기가 말라리아에
감염된 사람을 물면

기생충이 모기의 입을 통해
내장으로 이동한 다음

장안에 퍼져 낭종을 만들고

그런 다음 기생충은 복제된 다음

장으로부터 침샘으로까지 이동하는데

여기서 모기가 다른사람을 물어
감염시키는 것이죠.

모기가 물 때, 감염된 침이
신체로 주입되기 때문이죠.

그 후, 신체에 들어온 말라리아는
전혀 다른 수명 주기를 갖게 되는데

즉, 수명주기의 다른 부분을
거치게 되기 때문에

간 세포로 들어가 번식하는 단계를 지나
모양을 바꾼 다음,

다시 혈류로 나오고

결국, 그 사람은
말라리아에 감염되는 것이죠.

여기서 우리가 기생충 세계에 대해
알고있는 한 가지 사실은

기생충은 숙주를 매우 능숙하게
조정한다는 것입니다

전염성을 강화하기 위해서,

또 균이 계속 전달되도록
하기 위해서죠.

만약에 말라리아 시스템이
이러한 방식으로 움직이는 거라면

기생충이 숙주를 조정하는 방식이

냄새와 관련이 있다는 것이
이치에 맞을지도 모릅니다.

여기서 핵심은 냄새입니다.

냄새는 사람과 모기를 연관짓는
연결고리입니다.

모기는 냄새로 사람을 찾는 거죠.

저희가 말라리아
조작 가설이라고 부르는 건데

지난 몇 년 동안 연구해 온 것입니다.

이 연구에서 저희가 가장 먼저
하고 싶었던 일 중의 하나는

말라리아에 감염되면

모기에 더 끌리는지 아닌지를
알아내는 것이었습니다.

그래서 케냐에서 연구진과 함께
실험을 고안해 냈습니다.

케냐의 어린이들을 대상으로,
텐트 안에서 잠을 자게 했죠.

텐트에서 나는 냄새가 모기들을 모아놓은
실험용기 안으로 들어가게 했더니

모기들은 행동반응을 보였습니다.

모기들은 냄새를 따라 가기도하고
냄새에서 멀리 날아가기도 하면서,

냄새의 호불호에 따라 움직였습니다.

실험에 참가한 어떤 어린이들은
말라리아에 감염되었고,

어떤 어린이들은 감염되지 않았는데,

중요한 점은

어떤 아이도 아무런 증상을
보이지 않았다는 겁니다.

이 실험 결과에서 발견한 것은
정말 충격적이었습니다.

말라리아에 감염된 사람들은

그렇지 않은 사람들에 비해서
모기들을 휠씬 더 잘 유인합니다.

이 그래프를 설명드리죠.

여기 "아이에게 끌리는 모기 수,"

그리고 두 자료가 있는데
치료 전과 치료 후입니다.

맨 왼쪽에,

감염이 되지 않은 사람군을 보여주는
막대그래프가 있고,

그래프의 오른쪽으로 갈수록

감염자 수를 보여주며

막대그래프는 계속 이동해서
전염이 되는 단계까지 가죠.

전염성을 보이는 바로 그 단계가 되면

사람들은 모기를
휠씬 더 잘 유인하게 되죠.

이 연구에서 그 다음에 저희가 한 일은

기생충을 없애기 위해

아이들을 치료한 후,

다시 실험을 했보았습니다.

저희가 발견한 것은 기존에 보였던
잘 유인하는 특성이

감염을 치료하고 난 후에
사라졌다는 것입니다.

따라서 모기에게 더 잘 물리는 사람이
있었던 게 아니었고,

기생충이 어떤 방식으로
숙주를 조정해서

모기를 더 잘 유인하도록
만드는 것이죠.

불빛처럼 눈에 잘 띄게 만들어
더 많은 모기들을 유인하고

그런 방식으로
수명주기를 이어가는 것입니다.

그 다음으로 저희가 알고 싶었던 것은
모기들이 실제로 냄새를 맡고 있는 것이

무엇인지 알아내는 것이었습니다.

무엇을 감지했을까요?

그러기 위해서는
참가자들의 체취를 수집해야 했고

발을 비닐로 감싸는 방식으로

발에서 나는 휘발성 냄새를
모을 수 있었죠.

발은 모기들에게 매우 중요합니다.

모기들은 발냄새를 정말 좋아하거든요.

(웃음)

발 고린내를 특히 좋아하죠.
저 뒤에 발에서 고린내나는 분 계신가요?

모기들은 그 냄새를 참 좋아합니다.

그래서 저희는 발에 집중해서,
체취를 모아보았습니다.

모기의 후각은 매우 복합적입니다.

모기가 감지하는 화학물질이
한 가지 뿐이라면 매우 좋겠지만,

그렇게 간단하지 않습니다.

모기들은 여러가지
화학물질을 감지해야하는데

적절한 농도에 적절한 비율로

적절하게 조합된 화학물질을
감지해야하죠.

여러분은 이 작용을 음악을 작곡하는 것에
빗대어 생각해 볼 수 있습니다.

그러니까 음 하나가 틀리거나
너무 크게 또는 너무 작게 연주하게 되면

소리가 제대로 나지 않죠.

조리법으로 생각해보면,
잘못된 식재료를 사용하거나

조리시간이 너무 길거나 짧으면,
제대로 된 맛이 나질 않죠.

냄새도 마찬가지입니다.

적절한 조합의 화학물질로
이루어져 있죠.

실험실에서 사용되는 기계들은
이런종류의 화학신호를 가려내는데

특별히 유용하다고 할 수 없는데
꽤 복잡하기 때문이죠.

하지만 동물들은 할 수 있죠,
그래서 제 실험실에서 하는 일은

미세 전극을 모기의 더듬이에
연결하는 겁니다.

얼마나 성가신 일인지 상상이 되시나요.

(웃음)

하지만 저희가 또 하는 일은,
더듬이 안의 개별 세포와 연결 시키는 것인데,

정말 놀라운 일입니다.

이 작업을 할 때
재채기를 해서는 안됩니다.

당연하겠지만 말이죠.

이 작업으로 저희는

더듬이에 있는 작은 후각 수용체의
전기 반응을 측정해서

모기가 맡고 있는 냄새가 무엇인지
알 수 있습니다.

이것이 어떻게 보이는지
여러분께 보여 드리겠습니다.

여기에 곤충의 세포가 있습니다.

제가 이 버튼을 누르면
순식간에 반응할 겁니다.

그러면 곤충이 이런 반응을
보이는 것을 볼 겁니다.

냄새분자가 세포로 날아가면

세포는 약간 정신줄을 놓고,
배방구를 부는 소리를 만들어 내죠.

그리고는 냄새를 없애면
정상적인 전기상태로 되돌아 갈 것입니다.

(짧고 빠르게 탁탁하는 소리)

(낮게 탁탁하는 소리)

(짧고 빠르게 탁탁하는 소리)

네, 이렇게 되는 거죠.

여러분은 이제 곤충이 냄새 맡는 걸 봤다고
집에 가서 말할 수 있어요.

심지어 곤충이 냄새 맡는 걸 들었다고 할 수 있죠.
좀 이상한 개념이죠, 그렇지 않나요?

하지만 이 방법은 실제로 잘 작동하고

이 방법을 통해서 우리는 곤충이 무엇을
감지하고 있는지 알 수 있습니다.

같은 방식을 말라리아 표본에
적용해 보았더니

모기가 무엇을 감지했는지
알아낼 수 있었고

말라리아 관련 화합물,
주로 냄새가 나는 화합물 그룹인,

알데하이드가 말라리아 신호를
나타내는 화합물이었습니다.

이제 우리는 말라리아 냄새가
무엇인지 알게 되었고

그 모기를 생물감지기로 사용해서

말라리아가 냄새가 실제로
무엇인지 알 수 있습니다.

여러분 한번 상상해 보죠.

잘은 모르겠지만, 여러분이
작은 모기 한마리에 마구를 씌우고

목줄을 맨 다음 나가서 꺼내
사람들 냄새를 맡을 수 있는지 보는 거죠.

사람들 속에서 말이죠.

제 머릿속에 계속 맴도는 생각이었죠.

말라리아에 감염된 사람들을
실제로 가려낼 수 있는지,

하지만 물론
그런 건 가능한 일은 아니겠죠.

하지만 이런 걸 가능하게 하는
동물이 있습니다.

개들은 믿을 수 없을 정도로
좋은 후각을 가지고 있고

더 특별한 무언가도 있죠.

개들에게는 학습능력이 있습니다.

여러분 중 대부분은 공항에서
이와 비슷한 개념을 보셨을텐데요.

개들이 줄을 따라 여러분의 짐이나
또는 여러분 자신의 냄새를 맡아

마약, 폭발물 심지어 음식물까지 찾아내는
개념이 익숙할 것입니다.

그래서 실제로 개들을
훈련시킬 수 있는지 알고 싶었습니다.

말라리아 냄새를 배우도록 말이죠.

그래서 의학탐지견이라는 자선단체와 함께

개들이 말라리아 냄새를 배우도록
훈련시킬 수 있는지 알아 보기로 했죠.

저희는 감비아로 가서
감염된 아이들과 그렇지 않은 아이들의

체취수집을 조금 더 했습니다.

이번에는 체취를 모으기 위해

아이들에게 양말,
나일론 스타킹을 신기고

아이들의 체취를 수집 했습니다.

그렇게 수집한 체취를
다시 영국으로 가져와서

실험을 하도록 자선단체에 전달했습니다.

그 실험이 어떻게 진행되었는지
그래프로 설명해 드릴 수도 있겠지만,

그렇다면 좀 지루하겠죠, 그렇죠?

어린이들과 살아있는 동물로
절대 실험하는 게 아니라고 하지만

오늘 우리는 그 규칙을 깰 것입니다.

프레야를 환영해주세요.

(박수)

그리고 트레이너 마크와 새라입니다.

(박수)

물론, 이들이 이 쇼의 진정한 스타죠.

(웃음)

좋습니다, 이제부터 여러분께 조금만
조용히 계셔주시길 부탁드릴 건데,

너무 많이 움직이지 마시고요.

프레야에게는 지금 여기가
아주아주 낯선 환경이거든요.

프레야가 지금 여러분을
잘 보고 있군요.

이제 모두 최대한 차분하게
계시면 좋겠습니다.

지금 우리가 여기서 할 일은
기본적으로 프레야에게

기계장치들을 따라
내려오라고 요청할 건데,

이 기계장치 각각에는
용기가 설치되어 있고

이 용기에는 감비아 어린아이들이 신었던
양말이 들어있습니다.

그 양말들 중 세 개는
감염되지 않은 아이들이 신었고

그 중 한 개만 말라리아에 감염된
아이가 신었던 것입니다.

여러분이 공항에서 보셨듯이,
이 기계장치들이 사람이라고 생각해보세요.

개가 장치들을 따라 내려가면서
냄새를 잘 맡아 볼 겁니다.

프레야가 언제 말라리아를 감지하는지

그리고 프레야가
말라리아를 감지하는지 봅시다.

굉장히 낯선 환경에서 진행되는이 테스트는
프레야에게 굉장히 어려운 것입니다.

그럼 이제 마크에게
넘겨보도록 하겠습니다.

(웃음) 3번이라고?, 좋아.

(박수)

이제 됐네요.

저는 어느 용기에 들어있는지 몰랐어요.
마크도 몰랐고요.

이건 정말 블라인드 테스트였네요.
새라, 프레야가 맞췄나요?

새라: 네.

제임스 로건: 정말 맞혔군요. 잘 했어, 프레야.
이거 엄청나군요. 휴우.

(박수)

정말 멋진데요.

이제 새라가 용기를 조금 바꿔서

말라리아 균이 들어있는
용기을 없앨 거예요.

말라리아에 감염되지 않은
아이들이 신었던 양말이 들어있는

4개의 용기만 있습니다,

이론적으로는, 프레야가 이 장치들을 따라
내려가면서 멈추지 말아야 하죠.

이건 정말 중요한 건데

우리가 감염 되지 않은 사람들을
알아야하기 떄문에

프레야가 그것을 할 수 있어야 합니다.

그리고 이건 정말 힘든 테스트입니다.

이 양말들은 냉동실에
몇 년째 보관되어 있었고,

아주 작은 양말조각이 용기에 들어있죠.

만약 이것이 전체적인이라고 상상해 본다면,
아주 큰 신호를 보내게 되겠죠.

이건 정말 놀라운 일입니다.

좋아요, 다시 당신 차례예요, 마크.

(웃음)

(박수)

훌륭합니다. 기가 막히군요.

(박수)

정말 최고예요. 정말 감사합니다,

프레야, 마크 그리고 새라에게
큰 박수를 보내주시죠.

정말 잘했어요.

(박수)

정말 착한 개죠,
나중에 간식을 받을 거예요.

훌륭합니다.

방금 여러분은 직접 보셨습니다.

좀전의 테스트는 실제 시연이라
전 사실 상당히 긴장했었습니다.

성공적으로 잘 되어서 정말 기쁘네요.

(웃음)

정말 놀라운 일이죠.

실험을 진행하면서 알게 된 것은
이 개들이 말라리아 감염자를

81%의 확률로 구별한다는 것입니다.

정말 놀랍습니다.

92%의 확률로

비감염자를 바르게 구별해 냈습니다.

이 수치들은 사실
세계보건기구(WHO)에서 정해놓은

진단시 사용하는 평가기준
이상에 해당하는 숫자입니다.

이제 우리는 각 국가에 이 개들을
배치하는 것을 고려하고 있습니다.

특히 입항지에 배치해서

말라리아에 걸린 사람들을
구별하도록 말이죠.

이것은 현실이 될 수 있습니다.

하지만 모든 곳에 개를
배치할 수 없기 때문에,

현재 저희가 연구하고 있는 것은

기술의 개발이죠.

착용할 수 있는 기술을 개발해서
개개인이 스스로

진단할 수 있게 하는 기술입니다.

여러분 피부에 붙이는
패치를 생각해본다면

땀을 감지해서
말라리아에 감염되었을 경우

색이 변하는 기술 같은 것이죠.

좀 더 기술적인 것은 아마도

말라리아에 감염되었을 때 알려주는
스마트워치일 겁니다.

만약에 이걸 디지털 방식으로
데이터를 수집할 수 있다면

전 세계적으로 수집할 수 있는
데이터 양을 상상해 보세요.

이것은 기존 방식을 완전히 혁신시켜

질병의 확산을 추적하는 방식,

질병 발생을 통제하고 대응해서
목표를 달성하는 방식,

궁극적으로는 말라리아 근절로 이어지고

말라리아를 넘어서

우리가 이미 알고 있는 냄새를 풍기는
다른 질병들에 변화를 가져올 수 있습니다.

만약에 자연의 힘을 이용해서
그런 냄새들이 무엇인지 알아낼 수 있다면

그렇게 할 수 있다면 현실로
만들 수 있을 것입니다.

현재, 과학자들은,
새로운 아이디어를 고안해내고

세계의 가장 큰 문제들에 대처하기 위한

신개념, 신기술들을 고안해내는
임무를 맡고 있지만

저를 끊임없이 놀라게 하는 것은

이미 자연은 종종 우리를 위해
이런 일을 해왔다는 겁니다.

그리고 그 답은 ...

바로 우리 코 앞에 있다는 것입니다.

감사합니다.

(박수)