(Credit: Norwegian University of Science and Technology Professor Trude Helen Flo says that the tuberculosis bacterium hides in the very cells that are actually supposed to kill it. The research team filmed the infection in several 24-hour sequences. Credit: Geir Mogen/NTNU)
결핵은 아직도 세계에서 가장 흔한 감염성 질환 중 하나입니다. 전 세계 인구의 1/4이 결핵균을 지니고 있는 것으로 추정됩니다. 다행히 이 가운데 5-10%만이 임상적으로 증상이 있는 결핵으로 진행하지만, 그래도 적은 숫자가 아닌데다 최근에는 약물에 내성을 지닌 다제 내성 결핵균도 증가하고 있어 점점 골치 아픈 질병이 되고 있습니다. 따라서 결핵 치료에 새로운 돌파구가 필요한 시점입니다.
노르웨이 과학기술 대학 (Norwegian University of Science and Technology)의 트루데 헬렌 플로 (Trude Helen Flo) 교수가 이끄는 연구팀은 결핵균 (M. tuberculosis)이 세포를 파괴시키고 (pyroptosis) 염증을 일으키는 장면을 정지 이미지가 아니라 영상으로 촬영하는데 성공했습니다. 이는 결핵균이 증식하고 염증을 일으키는 기전을 이해하는 데 도움을 주고 새로운 치료법 개발에도 보탬이 될 것으로 기대됩니다.
(Credit: Norwegian University of Science and Technology) 
(When the tuberculosis bacterium makes a person sick, it is because cells full of bacteria rupture and spread the contents to other cells in the lungs, creating an inflammation that damages the lung tissue. For the first time, NTNU researchers have managed to show exactly how this happens inside the cell and in what order. Credit: NTNU)
결핵균은 폐에 있는 대식세포 (macrophage)에 잡아 먹힌 후 일반적인 세균처럼 소화되지 않고 내부에서 생존할 수 있습니다. 덕분에 장기간 면역 시스템을 피해 인체에 존재할 수 있는 것입니다. 그러다가 인체의 면역 기능이 약해지면 갑자기 많이 증식해서 폐결핵을 비롯해 다양한 장기에 결핵 감염을 일으키는 것입니다. 어떻게 보면 면역 세포가 결핵균을 봉인하고 있다가 면역 기능이 약해지면 봉인을 풀고 활개를 치는 것으로 해석할 수 있습니다.
연구팀은 최신 3차원 전자 현미경 (3-D electron microscope)과 형광 현미경 (advanced fluorescence microscopy) 기술을 통해 이 과정을 영상으로 담았습니다. 연구팀에 따르면 결핵균은 대식세포 안에서 증식하는 시기와 세포를 파괴하고 나와 다른 세포로 침투하는 두 가지 사이클을 반복합니다. 이 과정을 최초로 영상으로 담은 것인데, 앞으로 이 과정을 차단하는 새로운 약물 개발을 기대할 수 있습니다.
아무튼 이런 것도 동영상으로 찍을 수 있다니 기술의 발전이 놀랍습니다.
참고
https://phys.org/news/2020-08-world-premiere-death-cell-infected.html
Kai S. Beckwith et al. Plasma membrane damage causes NLRP3 activation and pyroptosis during Mycobacterium tuberculosis infection, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-16143-6
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