DNA 손상을 일으키는 나노입자를 둘러싼 논란
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-11-10
뉴스의 헤드라인은 공포가 가득한 제목으로 장식되고 있다. 즉, `나노입자는 DNA를 손상시킨다`, `나노입자 안전성은 좀더 복잡`, `나노입자는 간접적으로 DNA에 위협이 된다`라는 헤드라인이 가득하다. 이 모든 헤드라인은 어제 발표된 새로운 연구결과로 인한 것으로 이 연구결과에 의하면 의학 이미징에서 암치료까지 사용되고 있는 나노크기의 물질은 우리 신체의 유전물질에 손상을 일으킬 수 있다는 주장으로 인해 대중들의 공포를 자극하고 있다. 하지만 이번 임자에 대한 연구는 인간의 나노입자에 대한 노출위험과는 거의 상관이 없어보인다고 전문가들은 주장했으며 이들은 이 연구가 상당히 결함이 많다고 주장했다. 뉴욕주의 로체스터 대학 (University of Rochester)의 나노독성학자인 군터 오버도스터 (Gunter Oberdorster)는 “이것은 의미없는 연구이다”고 비판했다.
오버도에스터와 다른 연구자들은 나노입자에 대한 일부의 우려는 타당하다고 동의하고 있다. 1에서 100 나노미터 크기의 입자들은 다양한 요소의 결합을 통해 만들어진다. 이 입자의 작은 크기는 광학적으로, 전기적으로 그리고 화학적으로 특이한 성격을 갖고 있으며 신체에 들어갔을 경우에 예상하지 못한 결과를 가져올 수 있을 것이라는 우려가 증가되고 있다. 그리고 동물모델에 기초한 다양한 연구에서 나노입자는 살아있는 조직에 손상을 일으킬 수 있다는 가능성이 제기된 바 있다 <Service, R.F. Science 304 (5678), 1732-1734>.
하지만 이번에 발표된 새로운 연구는 그 연구폭이 좀더 좁다. 영국 브리스톨 대학 (University of Bristol)의 정형외과 전문의인 찰스 패트릭 케이스 (Charles Patrick Case)와 그의 동료들은 <네이처 나노테크널러지>지에 발표된 논문에서 코발트-크롬 입자 - 관절 대체수술에 다양하게 사용되고 있는 금속합금으로 더 작은 크기의 입자는 특별하게 고안된 세포배양과정에서 멀리 떨어진 세포에 손상을 일으킬 수 있다고 보고했다 <Bhabra, G. et al. Nature Nanotechnology (5 November 2009), doi: 10.1038/nnano.2009.313>. 케이스 연구팀은 암세포의 네 개로 이루어진 막 중에서 한 개의 얇은 막을 코발트-크롬 이온이나 입자에 노출시켰다. 이 나노입자 가까이에 위치한 세포는 미토콘드리아 손상의 징후를 보였다. 하지만 이 연구팀은 이 금속이 얇은 막 반대편에 위치한 세포로 이동했다는 증거를 발견하지 못했지만 그 막의 반대편에 위치한 세포도 일부 DNA손상을 입은 것으로 나타났다. 또한 다른 연구에서 이 막 안의 세포에서 일어나는 손상은 그 주변의 세포에 영향을 주는 일종의 화학적인 폭포현상을 일으켰다고 케이스는 주장했다.
이 논문에서 케이스와 그의 동료들은 연구결과를 근거로 하여 임상치료에서 사용되는 나노입자는 예상치 못한 영향에 대한 평가가 필요할 수 있다고 주장했다. 이 연구팀은 논문에서 “세포막 뒤에 위치한 조직에 대한 잠재적인 손상은 질병을 표적으로 한 나노입자를 사용할 때 고려되어야 할 것이다”고 적고 있다. 이러한 주장은 <네이처 나노테크널러지>지의 보도자료에서 더욱 강조되고 있다: 즉, “이번 발견은 세포에 대한 나노입자의 직간접적인 영향은 나노의학을 사용하는데 있어서 잠재적인 위험요인으로 고려할 때 매우 중요하다”고 주장했다.
하지만 이러한 종류의 언어사용은 대중들에게 공포심을 조장하고 혼란을 유발시킬 수 있다고 캘리포니아 주립대학 로스앤젤레스 분교 (UCLA)의 독성학자인 안드레 넬 (Andre Nel)은 말했다. 특히 그와 다른 연구자들은 이러한 연구결과가 인간의 경우로 해석될 수 있는 증거가 없을 때는 더욱 그러하다고 주장했다. 또한 워싱턴 DC에 위치한 우드로 윌슨 국제연구센터 (Woodrow Wilson International Center for Scholars)의 신규 나노기술 프로젝트 (Project on Emerging Nanotechnologies)의 수석과학자인 앤드류 메이나드 (Andrew Maynard)는 왜 이번 연구가 인간의 보건문제에는 적용할 수 없는가에 대한 이유를 제시하고 있다. 이번 케이스의 연구에서 사용된 금속 입자는 인간신체에서 나타날 수 있는 것보다 수천 배에 달하는 농도로 세포에 노출시켰다고 메이나드와 다른 연구자들은 주장했다. 오버도스터는 “이들 연구자들은 독성현상을 일으키고 활성메카니즘을 일으키는 노출량을 완전히 무시하고 있다”고 지적했다. 비록 이 연구팀은 마이크론 크기의 금속입자와 금속이온이 DNA를 손상시킬 수 있다고 주장했음에도 불구하고 이들은 기본적으로 나노입자에 집중하고 있다. 메이나드는 “그 영향은 특별이 나노입자에 해당하는 것이 아닌 것 같다”고 지적했다.
어제 이번 연구논문의 결과를 논의하기 위한 기자회견장에서 케이스는 그의 연구팀은 이번 연구는 신체에서 이 금속이 미칠 수 있는 영향에 대해 결론을 내리려고 한 것은 아니라고 말했다. 그보다 이번 연구는 세포의 물리적인 장벽이 정말로 반대편에 위치한 세포에 손상을 막을 수 있는 장벽의 역할을 하는지 여부를 알아보기 위해서 고안된 것이라고 밝혔다. 이러한 조심스러운 해석은 때로는 언론보도와 특정 논문을 알리기 위한 학술지의 노력에서 빠질 수 있다. <네이처 나노테크널리지>지는 이 논문을 보도자료를 통해 강조했을 뿐 아니라 기자회견을 통해서 좀더 많은 관심을 끌도록 했다. 메이나드는 “이러한 관심을 조장하여 논란을 일으키는 것에 문제가 있다”고 말했다. 넬은 이 나노기술분야는 매우 관심이 집중된 분야이며 새로운 기술에 대한 사람들의 우려가 증폭되고 있기 때문에 나노기술분야에 대한 이러한 논란은 정기적으로 발생하고 있다고 말했다. 오버도스터는 “우리는 이러한 연구결과를 해석하는데 있어서 좀더 조심해야할 필요가 있다”고 말했다.
사진설명: 나노입자의 사진
출처: <사이언스> 2009년 11월 6일자
참고자료:
Service, R.F. `Nanotechnology grows up` Science 304 (5678), 1732-1734
Bhabra, G. et al. `Nanoparticles can cause DNA damage across a cellular barrier` Nature Nanotechnology (5 November 2009), doi: 10.1038/nnano.2009.313
