[위즈뉴스] 국내 연구진이 기존 항생제에 내성이 생긴 슈퍼박테리아를 잡는 강력한 항생제 약물을 발굴했다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 2일, 광주과학기술원(GIST) 서지원 교수와 한국기초과학지원연구원 이성수 박사 공동연구팀이 다제내성균에 효과적이면서 독성을 낮춘 항균 치료제 유효물질을 발굴했다고 밝혔다. 

이번 연구결과를 담은 논문은 SCI급 저명 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science, IF=15.1)’ 6월 21일자 온라인판에 게재됐으며, 저널 커버 논문으로도 선정됐다.

논문명은 'Real-Time Monitoring of Multitarget Antimicrobial Mechanisms of Peptoids Using Label-Free Imaging with Optical Diffraction Tomography'이며, GIST 서지원 교수와 한국기초과학지원연구원 이성수 박사가 공동교신저자로, GIST 김민상 연구원과 신동민 연구원, 한국기초과학지원연구원 천영미 연구원이 공동제1저자로 참여했다. 

"향후 다제내성균 치료제 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대"

공동연구팀의 서지원 교수는 “이번에 발굴한 다중타겟 메커니즘 기반의 항균 펩토이드는 향후 다제내성균 치료제 개발 연구로 이어질 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 말했다.
 

항생제에 내성이 생긴 슈퍼박테리아 감염은 코로나바이러스처럼 전염속도가 빠르지는 않지만, 한 번 감염되면 치명률은 훨씬 높다. 

세계보건기구(WHO)는 다제내성균에 의한 사망자가 2050년 연간 천만 명에 이를 것으로 추산했다. 이는 지난해 암으로 인한 사망자 수와 맞먹는 수치이다.

다제내성균이란 여러 항생제에 내성이 있어서 감염병 치료를 위해 사용할 수 있는 항생제가 제한적인 세균을 말한다. 

2016년 미국에서 인류가 가진 모든 항생제에 내성을 갖는 다제내성균이 발견되었고, 이 균에 의한 감염으로 사망자가 발생했음이 미국 질병통제예방센터(CDC)에 의해 보고 되었다. 이에 내성을 극복할 수 있는 새로운 항생제의 개발이 절실히 요구되는 상황이다.

연구팀은 생명체 고유의 자기방어 면역시스템이 가지고 있는 항균 펩타이드에 주목했다.

연구팀은 먼저 세균의 세포막과 잘 결합하도록 디자인한 항균 펩토이드를 개발했다. 이 펩토이드는 적혈구 등 인체 세포에 대한 낮은 독성을 보이면서도 다제내성균을 포함한 다양한 박테리아 균주에 대해서 광범위한 활성을 보였다. 

펩토이드(peptoid)란 대표적 생체분자인 펩타이드의 구조를 인공적으로 모사한 펩타이드 유도체 신물질을 말한다.

또한 세포막 파괴와 더불어 세포 내 여러 소기관 및 유전자의 응집을 유도하는 다중타겟 메커니즘 작용을 밝혀냈다.

연구팀은 80여 종의 펩토이드 라이브러리를 합성하고 항균활성 및 독성스크리닝을 통해 펩토이드29를 유효물질로 발굴했다. 펩토이드29가 세균을 죽이는 작용이 단시간에 일어남을 확인했다. 
 

[그림설명] 3차원 홀로토모그래피 활용 다제내성균 치료 항생제 원리 규명
​​​​​​​항균 펩토이드에 의한 세포막 파괴 및 세포 내 단백질/핵산 응집 원리. 이를 굴절률 기반 3차원 실시간 균주 단층촬영을 통해 직접적으로 규명함.

항균 펩토이드가 박테리아를 죽이는 과정에서 기존에 간접적인 증명만 가능했던 메커니즘을 굴절률 기반 3차원 홀로그래피 단층촬영 현미경을 이용해 세계 최초로 직접적 규명에도 성공했다.

굴절률 기반 3차원 홀로그래피 단층촬영 현미경은 세포 내 단층촬영이 가능한 현미경으로, 서로 다른 굴절률을 가진 세포막과 세포질, 세포소기관을 실시간 모니터링해 연속적 이미지로 얻어낼 수 있다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업의 지원으로 수행됐다.

정 현 기자 다른기사 보기