KISTI의 과학향기

영국 뉴캐슬 대학(Newcastle University), 스페인 FPS(Fundación Progreso y Salud)의 연구진은 미세플라스틱과 나노플라스틱의 유해한 영향을 조사할 수 있는 새로운 플랫폼을 개발했다. 이번 연구에서는 이러한 입자들이 영아의 건강에 어떤 영향을 끼칠 수 있는지를 보여주고 있었다. 또한 플라스틱 오염이 다양한 질병에 어떤 기여를 하는지를 조사할 수 있는 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다.

 

플라스틱 오염은 인류의 생존에 중요한 환경적 문제이지만, 미세플라스틱과 나노플라스틱의 영향에 대한 연구는 중요한 취급을 받지 못하고 있다. 1950년부터 현재까지 플라스틱 생산량은 거의 200배 증가했고, 현재 연간 3억 5천만톤이 생산되고 있다. 2018년까지 약 69억톤의 폐기물이 발생되어 79%가 자연에 축적되었다.

 

총 칼로리 섭취량의 15%를 플라스틱으로 포장된 음식으로 채워진다고 가정하면, 평균적으로 1인당 연간 최대 121,000 마이크로플라스틱 입자를 섭취하고 생수를 마시는 사람들은 추가로 90,000 마이크로플라스틱 입자를 섭취한다. 이런 데이터에는 직업적 노출 및 기타 수단으로 우리 몸속으로 들어오는 미세플라스틱 입자는 고려하지 않았다.

 

초기 인간 발달과 건강에 마이크로플라스틱/나노플라스틱의 유해 영향을 조사한 연구는 거의 없다. 이런 조사가 가능하기 위해서는 플라스틱 종류와 입자 크기 등의 복잡한 요소들에 대한 데이터가 필요하기 때문에 플라스틱 오염이 인간 건강에 미치는 영향을 연구하는 것은 매우 어렵다. 또한 마이크로플라스틱과 나노플라스틱에 대한 명확한 정의나 규제가 국제적으로 존재하지 않고 있는 것이 현실이다.

 

이번 연구진은 이식 전 인간 배아와 유도만능줄기세포(human induced pluripotent stem cell)를 플라스틱 입자들에 노출시킬 때 유전자 변화와 신호 경로를 추정할 수 있는 새로운 플랫폼을 개발했다. 플라스틱 입자는 식품 및 음료 포장으로 가장 널리 사용되는 플라스틱 중의 하나인 폴리스티렌을 사용했다.

 

우선, 플라스틱에 지속적으로 노출된 인간 유도만능줄기세포 성장 배지를 열분해 가스크로마토그래피와 질량분석법을 사용해서 분석했다. 그 후에 해동된 배반포(blastocyst) 및 인간 유도만능줄기세포를 나노 폴리스티렌 입자(40nm)와 마이크로 폴리스티렌 입자(200 nm)에 노출시키고 효과들을 조사했다. 마지막으로 유전자 발현 변화가 신호 전달 회로와 세포 기능 결정에 어떤 영향을 미치는지를 추정할 수 있는 HiPathia 방법을 사용했다. HiPathia은 질병 메커니즘을 확인하고 관련 임상 결과를 예측할 수 있는 방법이다.

 

이런 분석을 통해서 나노플라스틱 입자들이 눈 발달, 심장 기형, 허혈과 연결된 유전자를 변화시킨다는 것을 확인했다. 즉, 플라스틱 입자들은 배아 세포와 인간 유도만능줄기세포에 유해한 영향을 끼친다는 것을 확인할 수 있었고, 이것은 인류의 생존에 큰 영향을 끼칠 수 있는 문제이다. 따라서 공기, 토양, 음식, 음료, 수돗물에서 플라스틱 오염이 증가하고 있는 현실에서 플라스틱 나노입자의 영향을 줄일 수 있는 규제 조치를 만드는 것이 매우 필요하다.