부스비의 완보동물-유리 발견은 건조된 효소가 콜드체인 없이도 살아남을 수 있음을 보여주었다

백신과 많은 의약품은 건조되면 분해되는 섬세한 단백질이어서 공장에서 진료소까지 냉장 상태로 운송·보관된다. 부스비와 동료들이 보고한 바에 따르면, 개발도상국 예방접종 프로그램 비용의 약 80퍼센트가 백신을 차갑게 유지하는 데서 발생할 만큼 이 냉장은 비용 청구서에서 단일 항목으로 가장 큰 비중을 차지한다. 명백한 해결책은 더 많고 더 나은 콜드체인, 즉 영원히 가동되어야 하는 냉장고·보관함·전력 인프라다.

현미경으로만 보이는 물곰인 완보동물은 세포 내 물을 거의 전부 잃어도 살아남는다. 2015년 9월 시카고대학교 연구진은 이 동물이 건조되면서 유리질 분자로 자신을 코팅한다고 발표했다. 이어 노스캐롤라이나대학교의 토머스 부스비는 그 기구를 밝혀냈다. 수화 상태에서는 형태가 없는 내재적 무질서 단백질(IDP)을 만드는 완보동물 특유의 유전자로, 건조 중에 증식하여 필수 단백질과 분자를 감싸는 고체 생물학적 유리로 재배열된다. 물을 더하면 유리는 다시 녹아 유연한 단백질로 돌아간다.

부스비는 이 기구가 일반적인 강건성이 아니라 건조에 특화되어 있음을 보여주었다. IDP를 덜 만들도록 조작된 완보동물은 건조 내성을 잃었지만 내한성은 유지했다. 이 방법은 전이된다. 인간 HeLa 세포에서 IDP는 세포가 건조됨에 따라 특정 세포소기관으로 이동하여 시험관 내에서 유리를 형성했고, 이 단백질을 만들도록 조작된 효모와 박테리아는 정상보다 극심한 건조에서 더 잘 살아남았다. 젖산 탈수소효소는 건조 전에 유리 단백질과 섞었을 때 완전한 활성으로 회복되었지만, 건조 후에 첨가하면 아무 효과가 없었으며, 이는 물이 빠져나갈 때 분자 주위에 유리가 형성되어야 함을 입증한다.

같은 외피는 건조된 효소와 궁극적으로 백신을 안정화하여 콜드체인 없이 운송하고 선반에 보관할 수 있게 하며, 이 단백질들은 가뭄 저항성 작물로도 이어질 수 있다. 이 기구는 아직 제품이 아니다. 2015년 12월 보도 시점에서 증거는 세포와 효소였지 따뜻한 상태로 운송된 백신이 아니었다. 그러나 이는 문제를 재구성한다. 인프라로 화물을 보호하는 대신 화물이 스스로를 보호하게 만드는 것이다.

화물을 냉각하지 말고 완보동물의 방법을 빌려 건조된 생체분자가 스스로를 보호하게 하라

지배적인 비용을 공격한다. 냉장이 개발도상국 예방접종 프로그램 비용의 약 80퍼센트라면, 건조를 견디는 생물학적 제제는 가장 큰 비용을 제거한다

유리는 가역적이고 표적화되어 있다. 재수화 시 녹고, 물이 빠져나가는 동안 분자 주위에 형성되어야 하므로 보호는 나중에 첨가되는 것이 아니라 건조 과정에 내장된다

기구의 이식 가능성이 입증되었다. 녹다운은 이 유전자가 건조에 특화되어 있음을 보여주었고, 효모·박테리아·HeLa 세포에서 발현시켜 완보동물 밖에서도 효과를 재현했다

이 연구는 미국 세포생물학회 학술대회에서 발표되었고 2015년 12월 독립 과학 언론에 보도되어 검증 가능한 공개 기록을 남겼다

무언가를 살아 있게 유지하는 것이 비쌀 때는 환경이 아니라 제품의 내성을 바꿔라. 극한 조건에서 살아남는 생물을 찾아 그 기구를 이식하라.

2015년 12월 보도 당시 이 연구는 미국 세포생물학회 연례 학술대회에서 막 발표된 상태였으며, 입증된 결과는 효모·박테리아·인간 세포·효소 분석에 있었고, 건조 안정성 백신과 가뭄 저항성 작물은 완성된 성과가 아니라 의도된 응용 분야로 언급되었다. ScienceAlert와 Science News 모두 그 달에 이 이야기를 보도했고, ScienceAlert 기사는 2015년 크리스마스 날 해커뉴스에서 194점과 37개의 댓글을 받았다. 유리 단백질 접근법이 실제 백신이나 작물에 도달할 수 있을지는 보도 시점에 미해결로 남아 있었다.