(Red and white markers indicate bacteria that have survived the treatment, allowing researchers to tally up the effectiveness of the phage treatment. Credit: UC San Diego)
현재 코로나 19가 전 세계를 강타하면서 바이러스 감염병에 대한 경각심이 높아졌지만, 사실 박테리아 역시 인류의 오랜 위협이라고 할 수 있습니다. 백신과 항생제를 통해 세균 감염병을 통제할 수 있게 된 것이 평균 수명을 획기적으로 늘리는데 기여했지만, 21세기에 들어와서 점점 강력한 내성균이 늘어나면서 새로운 위협이 되고 있습니다. 항생제 자체가 내성균 진화의 진화압으로 작용하는데, 최근에는 약물 개발 속도보다 내성균 진화 속도가 더 빠르기 때문입니다. 이대로 가면 내성균으로 인해 심각한 의료 재난이 발생할 수 있다는 경고가 나오고 있습니다. 이미 항생제 내성균으로 많은 사람이 사망하고 있습니다.
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이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 여러 가지 창의적인 방법을 연구하고 있습니다. 그 중 하나가 바로 바이러스를 이용한 내성균 치료입니다. 박테리아를 숙주로 삼는 바이러스인 박테리오파지는 인체에 무해할 뿐 아니라 (사람 세포에는 침투하지 않음) 항생제 내성과 무관하게 세균을 죽일 수 있습니다. 그러나 가장 큰 잠재력은 세균보다 더 빠르게 진화하기 때문에 세균과의 진화적 군비 경쟁에서 언제든지 이길 수 있다는 것입니다.
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캘리포니아 대학 샌디에고 캠퍼스 (UC San Diego)의 과학자들은 이런 점에 착안해 특정 세균에 효과적으로 침투해 증식하는 박테리오파지를 직접 진화시켰습니다. 연구팀은 목표 세균을 플라스크 안에 넣고 박테리오파지와 함께 배양했습니다. 28일에 걸쳐 박테리아와 같이 진화한 바이러스는 기존 균주에 비해 1000배나 효과적으로 박테리아를 제거했습니다.
이렇게 학습된 박테리오파지는 내성균 출현의 우려가 없다는 점에서 가장 효과적인 치료제가 될 수 잇습니다. 하지만 100% 밝은 미래를 장담하기 어려운 문제도 있습니다. 가장 큰 문제는 어떤 바이러스이든 인체 면역 시스템의 공격 목표가 될 수 있다는 점입니다. 따라서 실제 인체 투여는 매우 신중하게 결정할 문제입니다. 인체의 면역 반응을 크게 유도하지 않으면서 인체에 해를 입히는 박테리아만 효과적으로 파괴하는 박테리오파지 제조 기술이 필요합니다.
이런 문제점이 있긴 하지만, 내성균 문제를 생각하면 박테리오파지야 말로 어떤 내성균주에 대해서도 효과적인 차세대 항생제가 될 수 있습니다. 새로운 항생제 개발도 결국 내성 앞에서 일시적인 해결책일 수밖에 없기 때문입니다. 박테리오파지 치료제가 앞으로 큰 성과를 거두기를 기대해봅니다.
참고
https://newatlas.com/medical/trained-viruses-bacteria-phage-therapy/
https://www.pnas.org/content/118/23/e2104592118
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