Dual-system microbiological screening to prevent fungal transmission in corneal grafts: a four-year eye bank retrospective study

당신의 몸이 북적이는 도시라면, 당신의 눈은 그 도시에서 가장 중요한 창문입니다. 때때로 이 창문들이 너무 흐려지거나 손상되어 세상을 더 이상 선명하게 볼 수 없게 될 때가 있습니다. 이를 고치기 위해 의사들은 각막 이식이라는 섬세한 수술을 수행할 수 있는데, 이는 손상된 창문을 기증자로부터 온 신선하고 투명한 창문으로 교체하는 것입니다. 하지만 여기에는 주의할 점이 있습니다. 새로운 창유리를 설치하기 전에는 아주 깨끗해야 하듯, 기증된 조직 또한 박테리아나 곰팡이 같은 보이지 않는 침입자가 전혀 없어야 합니다. 만약 새로운 각막에 아주 작은 숨어있는 세균이라도 있다면, 그것은 눈 안에서 심각한 감염으로 자라나 수술을 망치고 통증이나 실명을 유발할 수 있습니다. 이것이 바로 안과학 센터(eye banks)가 모든 조직을 철저히 검사하여 안전한지 확인하는 고도의 기술력을 갖춘 보안 체크포인트 역할을 하는 이유입니다. 과학자들이 던져온 핵심적인 질문은 이것입니다: "환자에게 도달하기 전에 이 보이지 않는 무임승차자들을 잡아낼 수 있는 궁극의 보안 시스템을 어떻게 구축할 것인가?"

이 논문은 이탈리아의 한 팀이 곰팡이 감염, 특히 '칸디다(Candida)'라고 불리는 효모 종류를 막기 위해 보안 시스템을 '이중 화면(dual-screen)' 모드로 업그레이드하기로 결정한 이야기를 들려줍니다. 그들의 기존 방식이 마치 단 하나의 금속 탐지기로 수하물을 검사하는 것이었다면, 새로운 방식은 서로 다른 두 종류의 탐지기를 함께 사용하는 것입니다. 하나는 액체 속에서 나타나는 뿌연 성장(마치 병 안에 안개가 형성되는 것을 보는 것과 같음)을 관찰하는 것이고, 다른 하나는 미세한 화학적 신호를 듣는 것(매우 민감한 마이크가 속삭임을 듣는 것과 같음)입니다. 그들은 이 새로운 시스템을 4년 동안 수천 개의 각막에 대해 테스트했습니다. 결과는 매우 유망했습니다. 많은 오염된 각막을 발견하여 안전하게 폐기했지만, 이식을 받은 환자 중 곰팡이 감염이 발생한 사례는 0건이었습니다. 또한 연구를 통해 젊은 기증자, 여름철, 그리고 사망 후 각막을 채취하기까지 너무 오래 기다리는 것이 조직을 더럽게 만들 가능성이 높다는 사실도 밝혀냈습니다. 그들은 심지어 한쪽 눈이 오염되었을 때 나머지 한쪽 눈(동일 기증자의 쌍둥이 각막)을 어떻게 처리할지에 대한 스마트한 전략도 개발했습니다. 추가 테스트를 바탕으로 그것을 살릴지 아니면 버릴지를 신중하게 결정하는 방식입니다.

슈퍼 보안 안과학 센터의 이야기

이탈리아 에밀리아-로마냐 지역의 안과학 센터는 사람들이 필요로 할 때 깨끗하고 건강한 창문(각막)을 보관하고 준비하는 바쁜 창고와 같습니다. 수년 동안 그들은 '유기 배양(organ culture)'이라는 방법을 사용해 왔는데, 이는 각막을 따뜻하고 아늑한 인큐베이터(약 31~37°C)에서 최대 30일 동안 살아있는 상태로 유지하는 방식입니다. 이는 다른 곳에서 사용하는 '냉장 보관(cold storage)' 방식, 즉 각막을 냉장고에 넣는 것과는 다릅니다. 따뜻한 방식은 세포를 행복하게 유지하고 과학자들이 더 오랜 기간 테스트를 수행할 수 있게 해주지만, 동시에 세균이 있다면 더 빨리 자랄 수도 있다는 의미이기도 합니다.

세균이 몰래 들어오는 것을 막기 위해 팀은 이중 시스템 스크리닝을 도입했습니다. 당신이 수하물을 검사한다고 상상해 보세요.

1. 탁도 측정 시스템 (안개 탐지기): 이 시스템은 각막이 담겨 있는 액체에 빛을 비추는 기계를 사용합니다. 만약 박테리아나 곰팡이가 자라고 있다면, 물에 우유를 섞었을 때처럼 액체가 뿌옇게(탁하게) 변합니다. 기계는 이 탁도를 측정하여 문제를 포착합니다.
2. 형광 측정 시스템 (화학적 속삭임): 이 기계는 훨씬 더 민감합니다. 살아있는 세균이 내뱉는 가스인 이산화탄소(CO₂)를 감지합니다. 일주일 동안 10분마다 액체를 체크합니다. 만약 세균이 있다면 그들은 CO₂를 "속삭이며", 기계는 이를 잡아냅니다.

칸디다와의 거대한 사냥

연구진은 2020년부터 2023년까지의 데이터를 검토했습니다. 이 기간 동안 그들은 3,138개의 기증 각막을 처리했으며, 그중 2,255개를 이식에 사용했습니다.

큰 승리:
이 새로운 엄격한 프로토콜 아래에서, 곰팡이 감염(칸디다 각막염 또는 안내염 등)을 겪은 환자는 0명이었습니다. 이 새로운 시스템이 완전히 도입되기 전에는 단 5건의 이식에서 5건의 칸디다 합병증이 발생했었습니다. 새로운 시스템이 이 모든 것을 막아냈습니다.

좋은 소식이었던 '나쁜 소식':
스크리닝이 매우 정교했기에 많은 문제가 환자에게 도달하기 전에 잡아낼 수 있었습니다. 총 3,138건의 기증 중 204건(약 6.5%)이 박테리아나 곰팡이에 오염된 것으로 밝혀졌습니다.

• 그중 136건은 구체적으로 칸디다에 감염된 것이었습니다.
• 이러한 각막들은 안전하게 폐기되었으며 절대 사용되지 않았습니다.
• 이는 실제로 이식을 받은 환자들은 깨끗하고 안전한 창문을 받았음을 의미합니다합니다.

무엇이 각막을 "더럽게" 만드는가?

팀은 단순히 세균을 잡는 데 그치지 않고, 왜 어떤 각막은 더럽고 어떤 각막은 깨끗한지 알고 싶었습니다. 그들은 기증자의 이력을 추적하며 탐정 놀이를 했고 몇 가지 명확한 패턴을 찾아냈습니다:

• 연령 요인: 젊은 기증자들이 오염된 각막을 가질 확률이 더 높았습니다. "더러운" 기증자의 평균 연령은 65세였던 반면, "깨끗한" 기증자는 평균 68세였습니다. 젊은 조직이 더 활발하여 세균이 숨거나 자라기에 더 좋은 환경을 제공하는 것으로 보입니다.
• 계절적 침입: 여름이 가장 위험한 시기였습니다. 여름에 기증된 각막은 겨울에 비해 오염될 확률이 두 배 높았습니다. 열기와 습도가 세균의 증식을 돕는 것으로 보입니다.
• 기다림의 문제: 사망 후 각막을 채집하기까지 오래 기다릴수록 위험해집니다. 만약 채집이 사망 후 12~24시간 사이에 이루어졌다면, 6시간 이내에 채집했을 때보다 오염 위험이 현저히 높아졌습니다.
• 병원 병동: 기증자가 내과나 종양학(암) 병동에서 사망한 경우, 중환자실(ICU)에서 사망한 경우보다 오염된 각막을 가질 가능성이 높았습니다. 이는 해당 환자들이 병원에 더 오래 머물렀거나 다른 의료적 이력이 있었기 때문일 수 있습니다.

"짝(Mate)" 각막의 미스터리

여기에는 까다로운 부분이 있습니다. 기증자가 두 눈을 모두 제공할 때, 이를 "짝 각을 가진 각막(mate corneas)"이라고 부릅니다. 만약 한쪽 눈이 세균에 오염되었다면, 나머지 하나는 어떻게 해야 할까요? 둘 다 버려야 할까요, 아니면 두 번째 눈을 살릴 수 있을까요?

연구는 한쪽 눈이 오염된 191건의 사례를 조사했습니다.

• 짝이 되는 각막의 **62.3%**는 폐기되어야 했습니다.
• 주요 이유는 확정된 오염(두 번째 눈도 더러움), 형태 변화(손상되어 보임), 또는 다른 이유로 기증자가 부적합했기 때문입니다.
• 하지만 새로운 프로토콜 덕분에 팀은 "짝" 각막에 대해 추가 테스트를 수행할 수 있었습니다. 첫 번째 눈이 양성 반응을 보였을 때, 단순히 추측하지 않고 14일 후에 두 번째 눈을 다시 테스트했습니다. 이 추가 단계는 그들이 안전한 결정을 내리도록 도왔습니다. 때로는 두 번째 눈을 살릴 수도 있었지만, 대부분은 안전을 위해 매우 신중하게 폐기해야 했습니다.

이 모든 것이 의미하는 바

이 논문은 두 가지 고도의 기술적 탐지기를 사용하고, 테스트 시기와 방법에 매우 엄격함을 유지함으로써 안과학 센터가 곰팡이 감염을 완전히 차단할 수 있음을 보여줍니다. 이는 다음을 시사합니다:

1. 젊은 기증자와 여름 기증은 각별한 주의가 필요합니다.
2. 각막 채집을 너무 오래 기다리는 것은 큰 위험 요소입니다.
3. "짝" 각막을 폐기하는 것이 대개 가장 안전한 선택이지만, 추가 테스트를 통해 환자를 위험에 빠뜨리지 않으면서 일부를 살릴 수도 있습니다.

저자들은 2,000건 이상의 수술에서 감염 사례가 0건임을 확인했기에 자신들의 새로운 시스템이 작동한다고 매우 확신하고 있습니다. 비록 그들이 대조군을 위한 가짜 실험(fake experiment)을 수행하지 않았기에 오직 이 방법만이 원인이라고 단정 지을 수는 없지만, 5건의 감염에서 0건으로 줄어든 결과는 그들의 "이중 스크리닝" 보안 시스템이 제 역할을 하고 있다는 매우 강력한 신호입니다. 이는 각막 이식의 세계에서, 세균에 대해 조금 더 결벽증적인 태도를 갖는 것이 사람들의 시력을 지키는 가장 좋은 방법임을 상기시켜 줍니다.