필자는 한번 본 영화는 웬만하면 다시 보지 않는다. 필자가 영화관에서 유일하게 재 관람한 영화는 인터스텔라였는데 작년 이맘때 개봉했던 영화 ‘듄’에 빠져 영화관 재 관람뿐만 아니라 VOD도 구매해서 틈 날 때마다 감상하고 있다. 더 나아가 원작 소설책 세트도 구입해 ‘듄’ OST를 들으며 탐독 중 이다. ‘듄’은 반지의 제왕과 더불어 판타지 소설 분야에서 양대 산맥으로 불리고 있으며, 스타크래프트, 스타워즈 등과 같은 굵직굵직한 SF 작품들에 지대한 영향을 끼친 작품이다. 그동안 우리나라 사람들에게는 많이 알려지지 않았지만, 이번 영화를 통해 입소문 나게 되었다. - 이 여세를 몰아 ‘듄’은 ‘드네 빌뇌브’ 감독 작품 중 국내 흥행 1위작으로 등극했다.

<영화 듄 포스터¹⁾, 듄 스틸컷²⁾, 영화에 매료되어 구매한 듄 소설책>

  필자가 최근 푹 빠져있는 ‘듄’ 시리즈는 프랭크 허버트가 1963년에 잡지 아날로그에 첫 화를 연재한 것을 시작으로 1965년에 1권이 발매되었는데, 우리나라 방사선의학의 역사가 1960년대부터 태동했던 것을 떠올려보니 이 작품이 더더욱 남다르게 다가왔다. - 억지로 연결한 아카이브이라고 해도 유구무언이다. - 더군다나 1963년은 필자가 몸담고 있는 기관의 전신이 출범한 해 이다. SF 소설을 보는 와중에도 방사선과 연결고리를 찾는 필자의 노력을 웹진 독자분들이 조금이나마 알아주시길 바라며 이번호에서는 방사성의약품에서 방출되는 방사선이 인체에 미치는 영향에 대해 알아보자.

  치료용 방사성의약품은 방사성동위원소와 표지화합물(tracer)이 결합된 형태이다. 표지화합물은 여러 가지 대사과정을 거쳐 인체 내 원하는 부위에 방사성의약품 도달하게 하고, 방사성동위원소가 방출하는 방사선이 물 분자를 이온화 시켜 암 조직을 파괴한다. 이 때 방사선 에너지를 받아 이온화된 물 분자로 인해 DNA double strand break가 일어나는 것이 세포사멸 주요 원인이다.

< 단계별 방사선의 작용³⁾ >

  DNA는 생명체가 자신의 복잡한 구성성분을 다음 세대로 전달하는 것을 가능하게 하는 분자로 세포가 증식할 때 복제되어 세포의 한 세대에서 다음 세대로 전해진다. DNA는 퓨린계 염기(adenine, guanine)와 피리미딘계 염기(thymine, cytosine)로 구성되는데, 4개의 염기는 동일사슬의 염기 간 인산결합과 두 사슬 간 수소결합을 가진 2중 나선구조를 이루며 염기의 배열순서가 유전정보를 결정한다. 방사선에 의한 DNA의 손상은 ‘분자의 손상’과 ‘염기의 손상’으로 나눌 수 있다.

1) 분자손상

  DNA 분자는 피리미딘계가 퓨린계 보다 더 민감하며, 방사선에 의해 나선구조가 풀리는 수소결합의 손상이 일어날 수 있다. 이와 함께 당·인산 결합이 손상되며, 한줄 사슬 절단(single strand breaking)과 두 줄 사슬 절단(double strand breaking) 등이 일어날 수 있다. 이 밖에도 cross link 형성, dimer 형성 등 DNA 분자 간 가교가 형성될 수 있다.

2) 염기손상

  DNA 염기의 구조변화 및 염기탈락은 대부분이 OH 유리기에 의해 일어나며, 염기서열의 구조변화 및 탈락은 유전장애 및 돌연변이의 원인이 된다. DNA 염기 한 가닥이 끊어진 경우 재결합이 가능하나, 절단분위에 과산화형이 형성되면 회복이 불가능하며, 두 가닥이 끊어진 경우

절단부위가 5개 이내의 뉴클레오티드 거리일 경우 회복이 불가능하다.

방사선은 유전물질인 DNA 뿐 아니라 세포구성 성분인 단백질, 지질, 탄수화물 등에도 영향을 미친다.

1) 단백질

  방사선이 세포구성성분에 미치는 영향 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 단백질로, 이 단백질 구성물질인 아미노산의 아마이드 결합부위가 방사선에 의해 손상되면 단백질의 기능상실, 탄산가스 아민기(-NH2), 또는 암모니아(-NH3) 발생 등이 야기된다. 그리고 단백질의 곁사슬부분이 손상되면 CH 결합의 절단(탈수소) 및 이량체 형성으로 인하여 공간구조배열이 변화되어 단백질의 기능을 상실한다.

2) 지질과 탄수화물

  지방산과 알코올의 에스테르 결합 형태인 지질은 주로 지방산 내의 2중 결합을 갖는 불포화지방산에서 방사선 영향이 발생하며, 산소존재 하에서는 과산화 라디칼이 쉽게 만들어진다. 특히 지질이 방사선의 영향을 받으면 과산화 라디칼에 의해 연쇄반응이 계속적으로 진행되고, 이는 유기물 변성 및 대사 장애를 유발할 수 있다.

  탄수화물은 단위체(monomer)들이 배당체(glycoside) 결합을 통해 다당류가 되는데, 방사선의 영향을 받으면 다당류가 피폭에 의하여 절단된다.

  방사선 측정을 위해 정의된 방사선량은 크게 4가지로 조사선량, 흡수선량, 등가선량 그리고 유효선량으로 구분된다. 이 중 인체 방사선 피폭량을 계산할 때 적용하는 것은 유효선량이다. 유효선량 개념을 알기 위해서는 앞서 언급한 조사선량, 흡수선량 등가선량에 대한 정의도 간단히 짚고 넘어가야 한다.

  유효선량(Effective Dose)는 인체 여러 조직이 방사선에 균일 또는 불균일하게 조사된 경우, 조직별 상대적 위험도 차이를 반영하여 전체적 영향을 평가하기 위해 도입된 것으로 조직 또는 장기의 등가선량에 조직가중계수를 곱하여 합친 값이다. 방사선 피폭 영향은 피폭된 조직의 방사선감수성에 따라 다르기 때문에 이를 보정하기 위해 신체조직의 상대적인 방사선감수성을 나타내는 조직가중치를 이용해 유효선량을 계산한다.

< ICRP 103 기준 방사선가중치와 조직가중치⁴⁾ >

  엘리자베스 2세 영국여왕이 영국시간으로 9월 8일 새벽 2시에 96세의 나이로 발모럴 성에서 서거했다는 소식이 전해졌다. 이보다 약 1주일가량 앞선 8월 30일에는 소련의 마지막 통치자이었던 미하일 고르바초프가 91세의 나이로 사망했다. 불과 2주일 사이에 20세기를 풍미했던 인물들이 잇달아 세상을 등졌다는 소식에 기분이 묘해졌다. 하지만 태양이 뜨면 달이 지고, 달이 뜨면 태양이 지듯 우리들의 하루는 계속 되고 방사선의학 연구도 계속 될 것이다. ■ (다음 회에 계속 됩니다.)

1) https://www.themoviedb.org/t/p/original/wv22frLmCpXDRjKj4MWFwa4eTOK
2) https://www.marieclairekorea.com/celebrity/2021/10/timothee-chalamet
3) 난치암 환자들을 위한 방사성의약품 치료, 한국원자력의학원, 2017
4) ICRP 103