‘페니실린’의 독특한 발견

우리가 숨쉬고, 먹고, 마시고, 냄새맡고, 뭔가를 만질 때면 우리 몸의 방어 기능이 작동하여 해로운 ‘박테리아’가 우리의 혈류 속으로 침투하는 것을 막아 준다. 혈류 속을 떠다니는 수백만의 백혈구는 어떤 침략자가 됐든 그것이 해로운 것이라면 문자 그대로 공격하여 삼켜서는 소화시킨다. 그러나 신체의 이 경이로운 건강 순찰병이 명백히 이해된 것은 최근의 일이었다.

우리 전 세기에는 병원의 많은 환자들이 수술 상처의 감염으로 말미암아 사망했다. 외과의가 절개한 부위를 통하여 들어간 ‘박테리아’가 혈류를 중독시킨다는 사실이 인식되기 시작했다. 더러운 수술 도구, 옷 및 씻지 않은 손이 의심을 받게 된다. 수술시에 의례 살균된 도구, 위생적인 절차 및 방부제가 따르게 되자 많은 생명이 건져졌다. 석탄산(‘페놀’), ‘리조올’ 및 옥도 등의 화학 물질들이 ‘박테리아’의 번식을 막기 위해 사용되었다. 그러나 이러한 발견은 다만 부분적인 성공을 거두었을 따름인데 이는 살균제가 신체 외부의 ‘박테리아’의 번식만을 막아 주었기 때문이다.

하지만 의사에게 가장 필요한 것은 신체 내에 침투한 ‘박테리아’를 파괴할 수 있는, 그러나 환자에게는 해를 끼치지 않는 내복용 살균제를 발견하는 일이었다. 과연 이러한 내복용 살균제를 찾아낼 수 있을 것인가?

미생물의 세계

한 숟가락의 비옥한 토양에는 끊임없이 번식하는 수백만의 ‘박테리아’ 및 곰팡이가 있다. 이들 사이에서 생존을 위한 끝없는 투쟁이 벌어진다. 맹렬하게 공격적인 일부 ‘박테리아’는 경쟁자들을 죽이기 위해 미량의 치사적인 독을 발산한다. 바로 이 독을 일컬어 항생 물질이라고 한다. 그러므로 여러 종류의 ‘박테리아’에서 여러 가지 독을 분리해 내면 다양한 항생 물질을 얻을 수 있다.

가령, 어떤 ‘박테리아’가 당신의 몸을 공격해 들어왔다고 하자. 오늘날은 당신의 병에 대해 특정한 항생 물질을 처방하는 것이 비교적 수월할지 모른다. 그러나 ‘박테리아’에서 특정한 항생 물질을 분리하여 그것을 안전한 내복용 살균제로서 혈류에다 투여한다는 개념은 1920년대까지 영국 의학계의 배척을 받았다. 인체 세포를 해치지 않으면서 ‘박테리아’ 세포를 공격할 수 있는 물질이란 없다는 것이 일반적인 견해였던 것이다. 그러나 한 의사만은 끝까지 다른 견해를 고수했다.

‘스코틀랜드’ 태생의 ‘알렉산더 플레밍’은 거의 일생 동안을 ‘런던’에서 의사로 보내면서 감염 및 살균제 사용과 관련된 제 문제들을 연구했다. 1922년에 그는 주목할 만한 실험을 했다. 그는 물을 무해한 ‘박테리아’와 혼합하여 우유빛으로 흐려진 물이 담겨진 시험관을 잡았다. 여기에다 그는 사람의 눈물을 단 한 방울 첨가했다. 우유빛 물질이 금새 맑아지는 것이 아닌가! 사람의 눈물에는 놀랄 만큼 신속하게 ‘박테리아’를 죽일 수 있는 화학 물질이 들어 있음이 분명했다. 그는 이것을 “라조짐”(lysozyme)이라 명명했는데 이유는 이것이 ‘박테리아’를 “라이즈”(lyse) 즉 녹일 수 있기 때문이었다.

하지만 ‘라조짐’은 기대와는 어긋났다. 이것은 무해한 세균에는 효과적이었지만 질병을 일으키는 세균에 대해서는 무력했기 때문이었다. 그러나 이 발견은 대단히 유익했다. 이것은 사람이 질병에 대항해서 싸우는 데 있어서 전혀 생각지 않았던 새로운 원리 즉 무해한 화학 물질을 이용하여 ‘박테리아’를 파괴한다는 사실을 ‘플레밍’에게 지적해주었던 것이다. 이로 인해서 그는 6년 후 이와 비슷한 경우를 맞을 준비를 갖추게 되었다.

역사적인 발견의 순간

1928년 ‘플레밍’은 자기 실험실의 평평한 유리 접시에다가 부스럼을 일으키는 ‘박테리아’인 포도상구균을 배양하고 있었다. ‘프라이스’라는 이름의 오랜 친구가 그를 만나러 이곳에 들렀다. 수많은 사람을 죽음에서 건져 줄 어떤 일이 전개될 찰나였다. ‘플레밍’은 ‘프라이스’에게 이야기를 하면서 몇개의 배양기 뚜껑을 열었다. 갑자기 그는 입을 다물었다. 잠시 배양기 하나를 관찰한 후 그는 여느 때나 마찬가지로 “거 이상한데 ·⁠·⁠·”하고 침착한 어조로 말했다. 그 배양기에는 흔히 그러듯 곰팡이가 자라고 있었다. 그러나 곰팡이 주위의 포도상구균의 ‘콜러니’(colony, 群落)들이 녹아 있었다. 불투명한 노란 덩어리를 형성하는 대신 이것들은 이슬 방울들처럼 보였다.

‘플레밍’은 곰팡이가 만들어 낸 그 무엇인가가 ‘박테리아’를 흩어서 녹였다고 결론지었다. 오늘날 우리는 그 무엇인가가 의학에 혁명을 일으키게 되어 있던 약인 ‘페니실린’이었음을 안다. 적합한 포자가 공기 중에서 떨어져 적합한 배양 접시로 들어갔다는 것은 우연 중에서도 우연이었을지 모른다.

다음에, ‘플레밍’은 얼마의 청록색 곰팡이 (‘오렌지’, 썩은 빵, 숙성한 ‘치이즈’, 썩고 있는 과일에 생기는 것과 비슷한 종류)를 액체의 고기 ‘수우프’ 표면에다 길렀다. 곰팡이는 양분을 흡수했으며 항생 물질을 발산했다. 며칠 후 이것을 걸러 얻은 원액을 ‘플레밍’은 ‘페니실린’이라 명명했다.

그가 만든 곰팡이 용액은 시험관의 임질, 뇌막염, ‘디프테리아’ 및 폐렴 ‘박테리아’를 파괴하였다. 게다가, 가장 중요한 것은 이것이 사람에게는 독성이 없었다는 것이다! ‘플레밍’은 의학계에 이것이 이상적인 살균제일지 모른다는 의견을 제시했다. 그의 청중은 냉담한 반응을 보였다. 그들은 ‘박테리아’가 체내에 침투하면 아무런 화학물질도 미치지 못한다고 확신했던 것이다.

‘플레밍’과 그의 조수들은 ‘페니실린’을 분리하고 정화하는 것과 관련된 화학적인 문제들을 처리하는 방법을 몰랐기 때문에 ‘페니실린’의 발전은 8년 이상 사실상 정체되고 말았다. ‘페니실린’은 잊혀져가고 있는 것처럼 보였다.

‘페니실린’이 분리되다

1939년, 전쟁터의 병사들이 주로 질병 때문에 죽어가고 있던 때, 의학과 화학을 교육받은 두 명의 과학자 ‘하워드 월터 플로오리’와 ‘에언스트 보리스 체인’은 ‘박테리아’ 저항 물질의 연구를 위해 영국에서 함께 일했다. 둘은 이를 연구하는 과정에서 ‘라조짐’ 및 ‘페니실린’에 관한 ‘플레밍’의 저술에 접하게 되었다. 이윽고 둘은 ‘플레밍’의 곰팡이 즙으로 연구를 진행했으며 거듭된 실패 끝에, 마침내 이 잘 달아나는 화학 물질을 안정된 가루 형태로 생산할 수 있게 되었다.

병에 걸린 네 마리의 쥐가 치료되었을 때 벅찬 흥분이 일었다. 그러다가 1941년에 최초의 사람이 성공적으로 치료되었다. 한 과학자가 보고한 것처럼 “‘페니실린’의 효능은 기적에 가까운 것으로 간주되었다.” ‘페니실린’을 1억 2,000만배로 희석해도 여전히 ‘박테리아’에 대해 효과를 나타낸다는 사실이 증명되었다. 이것은 도저히 믿기지 않는 일이었다!

전시의 문제들 때문에 ‘플로오리’는 그의 귀중한 곰팡이를 가지고 영국에서 미국 ‘일리노이’의 ‘페오리아’로 건너갔다. ‘플레밍’의 곰팡이는 ‘페니실린’을 대량으로 생산하는 데는 부적합했다. ‘페오리아’의 ‘메어리 헌트’는 ‘케네드 B. 레이퍼’ 박사의 조수로서, “곰팡녀 메어리”라는 칭호를 얻는 여인인데, 매우 광범위한 탐구 끝에 썩은 사향 참외 하나로부터 적합한 곰팡이를 찾아 냈다. 그 후의 ‘페니실린’은 거의가 이 곰팡이의 번식물들로 만들어져 왔다. 이윽고 ‘페니실린’은 여러 나라에서 대량으로 생산되기에 이르렀으며 ‘플레밍’, ‘플로오리’ 그리고 ‘체인’은 1945년에 ‘노벨’ 의학상을 받았다.

풀리지 않는 신비

“거 이상한데!” 이는 자기의 배양 접시에서 본 현상이 설명하기 어렵다는 뜻으로 ‘플레밍’이 1928년에 외친 말이었다. ‘플레밍’ 자신을 포함한 수많은 과학자들의 많은 시도에도 불구하고 한번도 같은 일을 반복시키지 못했다는 것은 실로 믿을 수 없어 보인다! ‘플로오리’ 경은 평하기를 “의학계에서 발생한 실로 가장 운좋은 우발 사건 중의 하나”라고 하였다. 36년 후 ‘로날드 헤어’ 교수는 이 신비를 풀기 위한 시도로 일련의 정밀한 실험을 지휘하고는 ‘플레밍’의 실험실에서 발생한 일은 매우 예외적인 현상이었음에 틀림없다는 사실을 확증했다.

1971년에 ‘에언스트 보리스 체인’ 경은 당시의 과학적 견해를 이렇게 요약했다.

“‘플레밍’이 관찰한 현상은 단순하고 간단한 것으로 생각되지만 사실은 그렇지 않다. 그것의 복잡성 및 이러한 관찰이 이루어지기 위해서는 몇 가지의 극히 예외적인 조건들이 일치될 필요가 있다는 사실을 알고 이해하는 사람은 거의 없다.”

‘플레밍’이 자기 실험실 접시에서 본 것을 잘못 해석했고 잘못 이했해으며 ‘플레밍’이 생각한 현상은 일어날 수 없었다는 견해를 표명하는 사람들도 있다. 누가, 언제, 어떻게 실제로 ‘페니실린’을 발견했느냐 하는 점에 대해서는 여러 의문이 제기되고 있기는 하지만 최종 결과 즉 실로 놀랍고 생명을 구해주는 약을 의료용으로 이용할 수 있다는 사실에는 변함이 없다.

‘페니실린’의 위험

민감하지 않은 사람들의 경우 ‘페니실린’은 부작용이 없는 좋은 약이지만 일부 민감한 사람들은 피부 발진 또는 호흡 곤란을 겪는다. 소수의 사람들은 ‘쇼크’를 일으키며, 죽는 사람들도 있다. 이것은 만병 통치약이 아니다. 평범한 병인데도 이것이 전혀 듣지 않는 병들이 일반 감기를 비롯하여 많이 있는데 이는 항생제가 ‘바이러스’성 감염에는 효과가 없기 때문이다. 항생제는 ‘박테리아’ 감염에만 효과가 있다. 그러나 1980년 1월 10일자 「사이언스 월드」지는 많은 의사들이 단지 “신중을 기해 ‘박테리아’ 감염을 사전에 방지”하기 위해서 항생제를 투약한다고 평했다.

그 명성 때문에 단순한 많은 환자들은 ‘페니실린’이 즉시 병을 낫게 해줄 거라고 믿고 ‘페니실린’을 요구하며, 유감스럽게도 의사들도 지나치게 선뜻 이를 처방한다. “나는 세균 배양이 없이는 ‘페니실린’을 투약하지 않는다.”고 ‘텍사스 사우드 웨스턴’ 의과 대학의 내과학 조교이며 ‘달라스 재향군인 운영 병원’의 전염병과장인 ‘제임스 스미드’ 박사는 충고한다. 건강 관계 권위자들은 전체 인구의 관점에서 볼 때 ‘페니실린’의 광범위하고도 불필요한 사용은 이전에는 ‘페니실린’으로 파괴되었으나 이제는 저항력을 기른 ‘박테리아’의 출현 및 파급을 고무하기 때문에 매우 바람직하지 못하다고 경고한다. “항생제 남용이 계속된다면 우리는 대가를 치르게 될 것이다.”고 ‘워싱턴’ 대학의 미생물학 및 의학 교수인 ‘스탠리 팔코우’ 박사는 논평한다. 현재 항생제에 대한 저항력을 가지고 있는 수많은 특수 세균들에 대해 논평하면서 그는 “언제나 필요한 대용약을 구할 수 있을 것이라고는 확신할 수 없다.”고 말했다. 일부 의사들은 불가피한 경우에만 항생제를 처방하는데—불가피한 경우란 많지 않다. 일부 나라에서는 이것이 이제 최후 수단으로 사용하는 약들 중의 하나로 간주되고 있다. 이것을 의사의 지시없이 사용하는 일이 있어서는 안된다.

생명을 위협하는 수많은 질병을 일으키는 ‘박테리아’를 죽이는 데 있어서 ‘페니실린’이 가지는 엄청난 힘, 그것도 신체의 방어 체제에 간섭함이 없이 그렇게 할 수 있는 능력으로 말미암아 이것은 오늘날 기적의 약들 중 하나가 되었다. 인류는 실로 우연하게 이것을 발견하였다. 이것을 어떻게 발견하였나 하는 것을 참으로 아는 사람은 아무도 없다!