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패혈증 치료 가능한 '나노항생물질' 개발…"슈퍼박테리아도 잡을 수 있을까"

패혈증을 치료할 수 있는 나노 항생물질이 개발됐다. 한국생명공학연구원은 감염병연구센터 류충민 박사 연구팀이 금나노입자와 지질나노입자 기반의 신규 항생제 물질을 개발했다고 8일 밝혔다. 류충민 박사는 "기존 항생제 한계를 극복할 슈퍼박테리아 치료의 새로운 가능성을 제시한 것"이라고 자평했다. 연구팀은 세균 생존에 필요한 철분을 세포 내로 이동시키는 시데로포어(siderophore)라는 유기물질에 금나노입자를 결합시킨 뒤 특정파장(808㎚)의 빛(근적외선)을 쪼여줬다. 이때 세균 속에 들어간 금나노입자가 순간적으로 수백도의 열을 발생시켜 실험대상인 녹농균을 물리적으로 사멸시키는 것을 확인했다. 생쥐 피부 감염 모델을 이용한 실험결과 신속하게 상처가 치유되는 것도 확인했다. 연구팀은 또 다른 연구에서 세균 내로 유전자 편집 시스템(CRISPR-Cas13a)을 전달할 수 있는 새로운 지질나노입자를 제작했다. 이 지질나노입자로 패혈증 동물 모델을 이용한 실험을 진행한 결과 세균 몸속으로 들어간 유전물질이 치명적인 유전자 편집을 일으켜 세균이 사멸되면서 패혈증을 치유했다. 연구책임자인 류충민 박사는 “생물학에 나노기술을 접목, 새로운 차세대 감염 치료법을 제시했다는 점에서 의미가 있다"며 "향후 안전성 및 독성 테스트와 임상시험까지 연구를 진행할 계획"이라고 말했다. 연구결과는 국제 과학 저널 'ACS Nano(IF 15.8)'에 지난 2월2일 게재됐다. 또 '어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈(IF 10.0)에는 3월 14일 표지 논문으로 게재됐다. 과기정통부 바이오‧의료기술개발사업, 환경부 생활화학제품 안전관리기술개발사업, 생명연 주요사업 지원을 받았다.

2025.04.08 11:17박희범

AI활용…참거머리서 슈퍼박테리아 치료제 찾아

국내 연구진이 약용 참거머리에서 슈퍼 박테리아 치료제를 찾았다. 예측 및 분석 작업은 AI 도움을 받았다. 한국기초과학지원연구원(원장 양성광, KBSI)은 호남권센터 이성수 박사와 조선대학교 의과대학 의예과 신송엽 교수, 충북대학교 생물학과 조성진 교수로 구성된 공동연구팀이 슈퍼박테리아의 항균 및 항바이오필름 활성을 확인했다고 25일 밝혔다. 연구팀은 먼저 약용 참거머리의 침샘 전사체 데이터베이스의 항균성 등을 AI 기반으로 예측하고, 분석했다. 항균 펩타이드의 구조 안정성, 항균 및 항염증 특성 등을 평가한 결과, 19개의 신규 천연 항생물질 후보를 발굴했다. 이들 중 실제 항균 효과를 입증한 3개의 최종 후보를 선별한뒤 이들의 항균 및 항바이오필름 활성을 통해 기능을 추가 확인했다. 이성수 박사는 "최종적으로 발굴된 히루니핀 2가 강력한 항균 효과를 나타냈다"며 "슈퍼박테리아 치료제로서의 잠재력을 입증했다"고 설명했다. 연구팀은 이 연구에서 굴절률 정보 기반 정량 정보를 활용한 3차원 홀로토모그래피 기술을 이용했다. 기존의 3차원 홀로토모그래피 기술은 박테리아를 추적해 항균 기전을 분석하는 이미징 기법이다. 한 번의 실험에서 단일 물질에 대한 실시간 분석만 가능한 단점도 있다. 이번 연구에서 연구팀은 다량의 샘플을 동시에 분석할 수 있는 'ODT-HTS' 기술을 도입했다. 'ODT-HTS'는 3차원 홀로토모그래피 기술을 활용한 다량 샘플 이미징 방법이다. 미지의 펩타이드 후보들의 항균 작용 기작을 실시간 고해상도로 시각화해 분석할 수 있다. 연구팀은 ODT-HTS 기술로 슈퍼박테리아가 생성하는 바이오필름의 실시간 성장을 무표지 3차원 홀로토모그래피 이미징으로 관찰했다. 또한 굴절률, 부피, 질량 등의 정량적 변화를 분석함으로써 히루니핀 2가 바이오필름을 파괴하는 과정을 실시간 확인했다. 이성수 박사는 “국내 천연자원 데이터베이스와 국산 3차원 홀로토모그래피 기술을 결합해 내성균 치료제 개발 가능성을 제시한 독창적인 연구”라고 평가했다. 연구는 한국연구재단(NRF) 기초연구사업(중견연구), 과학기술사업화진흥원의 국산연구장비기술경쟁력강화사업, KBSI 분석과학 특성화 연구사업 지원을 받았다. 연구결과는 다학제 화학 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 사이언스' 3월 13일자에 게재됐다.

2025.03.25 09:51박희범

박테리아, 우주서 돌연변이 일으켰다…이유는? [우주로 간다]

국제우주정거장(ISS)에서 지구에는 없는 돌연변이 박테리아가 발견됐다고 IT매체 BGR이 2일(현지시간) 보도했다. 2018년 과학자들은 ISS에서 예상치 못한 박테리아를 발견했다. 이 박테리아 중 일부는 엔테로박터 부간덴시스(nterobacter bugandensis)의 일종으로 패혈증이나 요로 감염 등의 원인이 되기도 한다. 최근 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소 등이 참여한 공동 연구진은 ISS에 있는 박테리아를 관찰한 결과, 지구에 있는 동종의 박테리아와 전혀 다른 돌연변이가 일어난 것을 발견했다. 해당 연구 결과는 지난 달 국제학술지 '마이크로바이옴'(Microbiome)에 실렸다. 연구진이 ISS에서 채취한 미생물 표본을 기반으로 엔테로박터 부간덴시스 박테리아를 대상으로 분석한 결과, 해당 박테리아는 항생제에 강력한 저항성을 보이는 내성균으로 진화한 것으로 드러났다. 연구 결과에 따르면, 박테리아가 특정 환경에서 스트레스를 받으면 균주가 돌연변이를 일으키고 지구에 있는 균주와 다르게 유전적, 기능적으로 구별되는 것으로 알려졌다. 이 균주는 시간이 지나도 ISS에서 상당히 오래 생존할 수 있었다고 연구진은 밝혔다. 이는 우주의 폐쇄된 환경, 미세중력과 방사선, 높은 수치의 이산화탄소 농도 등 ISS의 독특한 환경이 지구에서 볼 수 없는 박테리아로 돌연변이를 일으키는 원인이 된 것으로 추정됐다. 이번 연구결과는 우주 환경에서 미생물 생태계에 대해 더 많은 정보를 제공하고 향후 우주인의 건강을 지키기 위해 예방 조치를 준비하는 데 실마리를 제공할 것으로 예상된다고 외신들은 전했다.

2024.05.04 10:30이정현