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박테리아의 항생제 내성원리 규명

기사승인 2017.09.08  22:18:07

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▲출처:셔터스톡

박테리아가 항생제에 내성을 가지는 원리를 보다 분명하게 드러내는 연구결과가 발표됐다. MIT와 하버드 대학 연구팀은 감염 부위의 박테리아가 항생제 치료에 어떻게 반응하는지 연구하기 위해 대장균(E. coli) 세포를 조작해 적용한 결과 기존의 가설이 틀리다는 사실을 확인했다고 밝혔다.

연구결과는 셀 호스트 앤 마이크로브(Cell Host and Microbe) 최신호에 발표됐다.

대부분의 항생제 연구는 실험실에서 배양한 박테리아 세포를 사용한다. 그러나 연구팀은 살아 있는 세포에서는 그 효과가 다르게 나타날 수 있다고 전제 아래 종전과 다른 방식으로 실험을 진행했다고 밝혔다.

연구팀은 보다 현실적인 조건에서 항생제를 연구하기 위해 유전체 ‘토글 스위치’(toggle switch)로 불리는 대장균 박테리아의 균주를 조작했다. 이 스위치는 특정 조건하에서만 작동하는 것으로 알려져 있다. 연구자들은 이 스위치를 통해 박테리아가 화학 물질에 노출됐을 때 발생하는 일련의 반응들을 관찰하고 기록했다.

이전의 연구들은 항생제가 분열돼 있는 세포에서 가장 잘 반응한다고 가정해 왔다. 때문에 복제되지 않은 세포에서는 항생제가 제대로 효능을 발휘하지 못하는 것으로 여겨졌다. 이는 만성 감염증 환자들이 주로 비분열 박테리아 세포로 구성돼 있다고 여겨진 이유이기도 하다.

기존의 가설을 검증하기 위해 연구팀은 세균 세포가 분열할 때와 분열하지 않을 때로 나눠 실험을 진행했다. 보다 면밀한 검증을 위해 쥐 실험을 추가로 진행했다. 작은 정형외과 임플란트를 통해 박테리아를 쥐에게 전달한 후 레보플록사신(levofloxacin)으로 불리는 항생제를 쥐에 주입했다. 연구팀은 실험 전후 세포를 제거해 ATC처리를 했다고 말했다. ATC는 복제된 세포에서만 토글 스위치를 작동시키는 분자다.

그 결과 이전 연구결과와 달리 세포들이 항생제로 치료되기 전에 박테리아의 약 절반이 활발하게 분열하는 것으로 나타났다. 또한 레보플록사신은 비분열 세포에서 더 효과적으로 작동했다. 연구팀은 치료 후 복제세포의 비율이 더 증가했음을 발견했고 이는 레보플록사신이 비분열 세포를 모두 죽일 수 없음을 의미한다고 말했다. 기존의 실험과는 다른 결과다.

또 다른 놀라운 발견은 비분할 박테리아로 구성된 만성영구감염이 항생제에 강한 내성이 있다는 가설이 사실과 다르다는 것이다. 실험결과 충분한 양의 항생제를 투여했을 때 만성영구감염도 항생제에 민감하게 반응하는 것으로 나타났다.

연구팀은 연구결과가 항생제 작용원리에 대해 여전히 연구할 것이 많음을 보여준다고 말했다. 또한 조작된 세포가 이를 연구하는데 매우 효과적이며 향후 더 성능이 좋은 항생제 개발을 가능하게 만들 것이라고 덧붙였다.

Jasmine Georgia|김지경 기자 ljjs1371@hanmail.net

<저작권자 © 메디컬리포트 무단전재 및 재배포금지>
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