세포배양 오염, 왜 연구실의 가장 큰 적일까요?

"선임님, 이상합니다."

"왜요?"

"어제까지만 해도 세포 상태가 정말 좋았는데 오늘 보니까 배지가 뿌옇게 변했습니다."

"배양 플라스크 한번 보여주세요."

잠시 후 현미경을 확인한 선임 연구원이 한숨을 쉽니다.

"오염됐네요."

신입 연구원의 표정이 굳어집니다.

"그럼 이번 주 실험은 어떻게 되나요?"

"다시 해야 합니다."

"그동안 사용한 시약은요?"

"대부분 폐기해야 할 것 같네요."

"데이터는요?"

"신뢰할 수 없으니 처음부터 다시 진행해야 합니다."

세포배양실에서는 생각보다 자주 일어나는 이야기입니다.

그리고 많은 경우 연구원들은 같은 말을 합니다.

"도대체 언제 오염된 거죠?"

하지만 오염은 대부분 발생하는 순간보다 발견되는 시점이 훨씬 늦습니다.

보이지 않는 적, 마이코플라즈마

어느 바이오 연구소에서 실제로 있었던 일입니다.

신약 후보물질 효능 평가 프로젝트가 6개월째 진행되고 있었습니다.

연구팀은 모든 실험 결과가 순조롭게 진행된다고 생각했습니다.

세포도 잘 자라고 있었고 현미경상으로도 특별한 문제가 보이지 않았습니다.

그런데 외부 기관 분석 과정에서 마이코플라즈마 오염이 발견되었습니다.

연구원

"세포는 멀쩡했는데요?"

외부 분석기관

"마이코플라즈마는 눈으로 보이지 않습니다."

결국 6개월 동안 생산한 데이터 전체가 무효 처리되었습니다.

수억 원의 연구비와 수천 시간의 연구 시간이 사라졌습니다.

마이코플라즈마가 무서운 이유는 세포를 죽이지 않기 때문입니다.

오히려 세포가 살아 있기 때문에 연구원은 문제가 없다고 착각합니다.

하지만 실제로는

세포 성장속도 변화
단백질 발현 변화
유전자 발현 변화
약물 반응 변화

가 발생하고 있습니다.

즉 결과는 나오지만 틀린 결과가 나오는 것입니다.

연구원에게 이것만큼 위험한 오염은 없습니다.

오염은 어디서 시작될까요?

많은 연구원들은 처음에 이렇게 생각합니다.

"인큐베이터가 문제 아닐까요?"

"배양기가 오래돼서 그런 것 아닐까요?"

하지만 실제 조사 결과를 보면 오염의 상당수는 연구원 본인의 작업 과정에서 시작됩니다.

피펫팅 한 번이 만드는 오염

연구원 A가 세포를 분주하고 있습니다.

팁 끝에서 액체를 빠르게 분사합니다.

"칙"

아무 소리도 들리지 않습니다.

눈에도 보이지 않습니다.

하지만 이 순간 수천 개의 미세 에어로졸이 발생합니다.

이 작은 입자는 생물안전작업대 내부를 떠다니며

플라스크
배지병
원심관
인큐베이터 손잡이

등에 부착될 수 있습니다.

연구원

"전 장갑도 꼈고 BSC 안에서 작업했는데요?"

안전관리자

"맞습니다. 하지만 피펫팅 속도가 너무 빨랐습니다."

실제로 숙련된 세포배양 연구원들은 피펫팅 속도 하나에도 신경을 씁니다.

그만큼 오염은 작은 습관에서 시작됩니다.

공유 인큐베이터의 함정

대학 연구실에서 자주 발생하는 사례입니다.

A 연구원

"제 세포는 괜찮은데요?"

B 연구원

"저도 괜찮았는데 갑자기 오염됐습니다."

며칠 후

A 연구원 세포도 오염

B 연구원 세포도 오염

C 연구원 세포도 오염

원인을 조사해 보니 하나의 인큐베이터를 여러 사람이 공유하고 있었습니다.

배지 누출

트레이 접촉

응축수 오염

문 개폐 시 공기 흐름

이 모든 것이 오염 경로가 됩니다.

그래서 글로벌 제약사들은 보통 다음과 같이 운영합니다.

사용자별 선반 지정
세포주별 구역 분리
주간 소독
월간 검증
오염 발생 시 즉시 격리

오염된 플라스크 하나가 연구실 전체를 멈출 수 있기 때문입니다.

"잠깐인데 괜찮겠죠?"

가장 위험한 말입니다.

한 연구원이 BSC 안에서 작업 중입니다.

"잠깐만 올려둘게요."

그러면서 플라스크 여러 개를 전면 흡입구 근처에 쌓습니다.

선임 연구원이 말합니다.

"그렇게 놓으면 안 됩니다."

"왜요?"

"흡입구를 막으면 기류가 깨집니다."

BSC는 단순한 책상이 아닙니다.

눈에 보이지 않는 층류(Laminar Flow)가 연구원을 보호하고 세포를 보호합니다.

하지만 흡입구를 막거나 내부를 과도하게 채우면 기류가 무너집니다.

그리고 오염 위험은 급격히 증가합니다.

곰팡이는 왜 더 무서울까요?

세균은 비교적 빨리 발견됩니다.

배지가 뿌옇게 변합니다.

냄새도 납니다.

하지만 곰팡이는 다릅니다.

실제로 한 연구실에서는 인큐베이터 내부 구석에 생긴 곰팡이를 발견하지 못했습니다.

몇 주 후

연구원

"왜 모든 플라스크에 같은 점들이 생기죠?"

결국 인큐베이터 전체를 비우고

모든 세포 폐기
인큐베이터 분해 세척
HEPA 필터 교체
전체 소독

을 진행해야 했습니다.

작은 곰팡이 하나가 연구실 전체를 멈춘 것입니다.

오염된 세포를 살릴 수 있을까요?

신입 연구원이 가장 많이 하는 질문입니다.

"조금 오염됐는데 살릴 수 없을까요?"

"3개월 키운 세포인데요."

"이거 폐기하면 졸업 못 하는데요."

안타깝지만 대부분의 경우 답은 명확합니다.

오염이 확인되면 폐기하는 것이 정답입니다.

특히

마이코플라즈마
곰팡이
원인 불명 오염
반복 오염

은 더욱 그렇습니다.

세포를 살리려다가 연구 결과 전체를 잃는 경우가 훨씬 많기 때문입니다.

결국 최고의 오염 대책은 무엇일까요?

많은 연구원들이 최신 인큐베이터,

최신 생물안전작업대,

최신 자동화 장비를 찾습니다.

물론 중요합니다.

하지만 실제로 오염률이 가장 낮은 연구실은 장비가 좋은 연구실이 아닙니다.

기본을 철저히 지키는 연구실입니다.

올바른 손 소독
정확한 피펫팅
정기적인 소독
인큐베이터 관리
세포주 인증
마이코플라즈마 검사
적절한 동선 관리

이러한 작은 습관들이 모여 연구를 지켜줍니다.

LQS가 세포배양실을 설계할 때 가장 중요하게 생각하는 것도 바로 이것입니다.

좋은 세포배양실은 오염이 발생했을 때 대처하는 공간이 아닙니다.

애초에 오염이 발생하기 어렵도록 설계된 공간입니다.

연구실의 진짜 경쟁력은 최신 장비가 아닙니다.

오염을 예방하는 환경과 연구원의 습관.

바로 그것이 성공적인 세포배양 연구의 시작입니다.