기본 콘텐츠로 건너뛰기

항생제에 의해 파괴되는 세균의 모습을 실시간으로 파악하다.



 (Composite image of E. coli exposed to the polymyxin antibiotic—the images show the changes to the outer layer of armor over time. From left to right: bacterium untreated by the antibiotic; bacterium after 15 minutes; after 30 minutes; after 60 minutes; after 90 minutes. The white scale bar is 250 nanometers across. Credit: Carolina Borrelli, Edward Douglas et al. / Nature Microbiology.)

항생제 내성은 21세기 인류를 위협하는 최대 보건 위험 중 하나입니다. 우리가 항생제를 오래 쓸 수록 항생제에 잘 듣지 않는 감염균이 진화할 기회는 늘어납니다. 결국 항생제의 용량을 늘리거나 몇 개를 병합하는 방법으로도 세균을 통제할 수 없게 되어 감염병으로 생명이 위험해지는 것입니다. 과학자들은 새로운 항생제를 개발하는 한편 기존 항생제의 기전을 더 자세히 연구해 새로운 개량형 항생제를 만들기 위해 노력하고 있습니다. 아직도 기전이 100% 이해되지 않은 항생제들이 있고 이미 있는 항생제를 개조하는 것이 더 빠른 만큼 여기에 대한 연구가 집중되는 것입니다.

영국 유니버시티 칼리지 런던 (UCL)의 과학자들은 발견된지 80년이 되었지만, 아직도 그 항생 기전이 100% 파악되지 않은 항생제인 폴리마이신 B (Polymyxin B)의 기전을 새로운 이미징 기법으로 조사했습니다. 폴리마이신 B는 기본적으로 그람 음성균에 있는 lipopolysaccharides (LPSs)를 목표로 하는 항생제입니다. LPS는 그람 음성균의 세포벽과 세포막에 모두 존재하는데, 면역 반응을 유도하는 주요 물질임과 동시에 세균의 생존에도 중요한 물질입니다.

연구팀은 폴리마이신 B가 어떻게 LPS를 방해하고 세균을 죽이는지 알기 위해 런던 나노기술 센터 (London Centre for Nanotechnology)에 있는 핵력 현미경 (atomic force microscopy) 장치를 사용했습니다. 이 장치는 수 나노미터에 불과한 작은 바늘을 이용해 세균 (이 경우에는 대장균) 표면의 요철을 감지해 매우 상세한 3차원 이미지를 만들 수 있습니다.

이렇게 해서 얻은 항생제 노출 15분, 30분, 60분, 90분의 대장균의 모습은 세균을 항생제와 다른 위협에서 지켜주는 보호막이 어떻게 부서지는지 실시간으로 보여주고 있습니다. 연구팀에 따르면 처음 폴리마이신 B가 작용하면 세포의 보호막이 부서지면서 이를 복구하기 위해 새로운 세포벽 생성이 활성화됩니다. 하지만 역설적으로 이로 인해 더 많은 에너지가 소모되고 더 많은 막이 부서지면서 표면이 망가지고 외부의 항생제와 독성 물질이 침투하기 쉬워져 결국 세포가 죽게 되는 것입니다.

그런데 이 과정은 사실 잠복 상태에서 움직이지 않는 세균에게는 일어나지 않습니다. 연구팀은 먹이인 당분을 제공할 경우 이렇게 잠복 상태에 있는 세균이 깨어나는 것을 확인했습니다. 이렇게 잠에서 깬 세균은 15분 후부터는 대사 과정이 다시 일어나면서 폴리마이신 B 같은 항생제 공격에 취약한 상태가 됩니다.

연구팀은 이번 연구 결과가 더 효과적인 항생제 개발에 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다. 항생제 내성균의 위협이 이미 상당한 수준이고 갈수록 희생자가 늘어나는 점을 생각하면 이런 연구의 필요성은 점점 더 커질 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2025-09-startling-images-antibiotic-pierces-bacteria.html

Polymyxin B lethality requires energy-dependent outer membrane disruption, Nature Microbiology (2025). DOI: 10.1038/s41564-025-02133-1.

댓글

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

인슐린 주사 일주일에 한 번만 맞아도 된다?

   당뇨병은 관리가 까다로운 만성 질병 중 하나입니다. 특히 인슐린 주사가 필요한 경우에는 더 관리가 어렵습니다. 하루에 주사를 몇 번씩 맞아야 하면 찌르는 것도 고통이고 실수로 건너뛰거나 용량을 실수하는 경우도 드물지 않습니다. 특히 고령 환자의 경우 더 위험할 수 있습니다. 이런 문제를 극복하기 위해 여러 제약 회사들이 새로운 투여 방법과 인슐린 제제를 내놓고 있습니다.   최근 2상 임상 시험을 마친 노보 노디스크 ( Novo Nordisk )의 인슐린 아이코덱 ( icodec )은 일주일에 한 번 투여하는 장시간 인슐린 제제입니다. 아이코덱은 효소에 의해 분해되는 것을 막는 변형 인슐린 분자로 혈액에서 알부민과 결합해 서서히 분리되기 때문에 한 번 주사로도 일주일이나 효과를 유지할 수 있습니다.   하지만 이렇게 장시간 작용하는 인슐린 제제의 경우 환자의 식사나 운동 같은 상황 변화에 인슐린 농도가 적절하게 유지되지 않을 가능성이 있습니다. 이번 2상 임상시험에서는 247명의 당뇨 환자를 두 그룹으로 나눈 후 실험군은 일주일에 한 번씩 아이코덱을 투여받고 매일 위약을 투여받았습니다. 그리고 대조군은 반대로 일주일에 한 번씩 위약을 투여받고 하루에 한 번씩 장시간 인슐린 제제인 란투스 (Lantus, glargine) 100U을 투여받았습니다.   26주에 걸친 임상 실험 결과 하루에 한 번 란투스를 투여받은 그룹이나 일주일에 한 번 아이코덱을 투여받은 그룹에서 특별한 합병증 차이를 발견할 수 없었습니다. 혈당 조절의 지표인 당화 혈색소 (HbA1c) 농도 역시 아이코덱 그룹에서 1.33% 감소한 반면 란투스 그룹에서 1.15% 정도 감소해서 큰 차이는 없었습니다. 그렇다면 하루에 한 번 투여하는 대신 일주일에 한 번 투여하는 것이 더 편리하고 실수로 두 번 투여하거나 건너 뛸 위험성이 적을 것입니다. 이 연구 결과는 뉴잉글랜드 저널 오브 메디슨 ( New England Journal...