Molecular studies on antiviral and endospore-inactivating activities of non-thermal atmospheric pressure plasma

Abstract

우리 주변에는 많은 미생물이 있고, 그 미생물은 우리의 생명을 위협한다. 따라서 마시는 물과 지하수에 오염되어 있는 바이러스와 사람과 동물에게 감염되어 병을 일으키는 바이러스들을 불활성화 하는 것이 매우 중요하게 되었다. 이번 연구에서는 세 가지의 다른 타겟 미생물을 제 4의 상태인 플라즈마를 이용하여 불활성화 하였다. 세가지 타겟 미생물은 수처리 모델 바이러스인 박테리오파지(핵산의 조성과 구조에 따라 PRD1, ФX174, MS2를 사용)와 HIV의 모델 바이러스인 lentivirus, 마지막으로는 내성이 강한 내생포자이다. 각 실험은 챕터를 나누어 토의 하였다. 이번 실험에서 플라즈마의 가스는 질소가스를 사용하였고, 세가지 처리 방법을 고안하여 이용하였다. 실험 결과를 기반으로 세가지 플라즈마 처리 방법 중에서 직접 발생 처리 방법(direct in suspension method)이 가장 불홯성화 효과가 높았으며, 모든 모델 바이러스가 1분 안에 6 log 이상 불활성화 되었다. PBS / N2 plasma solution 역시 바이러스 불활성화 효과가 좋았으며 실생활에서 사용과 보관이 용이하다. PBS / N2 plasma solution는 4도씨에서 7일동안 보관을 해도 박테리오파지 불활성화 효과가 유지 되었고, -80도씨와 4도씨에서 28일 동안 보관을 해도 lentivirus 불활성화 효과가 유지 되었다. Real-time PCR과 아가로즈젤 전기영동을 통해 박테리오파지의 핵산이 손상 되는 것을 확인 하였고, sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)을 통해 박테리오파지 구조 단백질 역시 손상되는 것을 확인하였다. 하지만 지질에는 플라즈마가 거의 영향을 미치지 않았다. Lentivirus에 PBS/N2 plasma 용액을 처리하고 숙주세포에 도입하면, 숙주세포의 세포독성은 없었고 lentivirus만 효과적으로 불활성화 하였다. 이것은 GFP 유전자가 삽입된 lentivirus의 형광단백질 발현이 적어지는 것을 형광현미경을 통해 확인하였다. 그리고 GFP를 순수분리하여 lentivirus가 불활성화 양을 정량적으로 확인하였다. 내생포자는 미생물 중에서 가장 내성이 강한 미생물이다. 그래서 내생포자를 플라즈마로 불활성화 하려면 플라즈마와 반응하는 시간이 필요하다. 플라즈마와 내생포자가 24시간 이상 반응하면 불화성화 효과가 급격하게 올라가고, 특히 직접 발생 처리 방법(direct in solution method )으로는 4log 이상, PBS/N2 plasma 용액 방법은 2 log 이상 불활성화 하였다. 내생포자에 플라즈마를 적절한 처리 조건을 병행하여 처리 한다면, 다른 미생물 불활성화 방법(autoclave, UV)과 비슷한 불활성화 효과를 보였다. 플라즈마를 처리해도 내생포자의 외형변화는 크지 않았고, crack이라는 외형변화가 나타났다.