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세균을 이용해 내성균을 치료하는 SimCells 기술



 (Surface-displayed nanobody in engineered E. coli enables selective cell–cell binding via nanobody–antigen interactions. Credit: Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2517118123)

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항생제 내성균의 확산은 우리가 매일 체감하지는 못하지만, 사실 현재도 인류를 위협하는 심각한 보건 문제입니다. WHO에 의하면 연간 항생제 내성균 관련 직접 사망자는 100만 명 이상이고 관련 사망자는 500만 명에 육박하고 있습니다. 그리고 2050년에 이르면 이 수치는 1000만 명에 육박할 가능성이 있습니다.

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여기에는 감염에 취약한 만성 질환자와 노인 인구 증가와 함께 항생제 내성균 확산이 새로운 항생제 개발보다 훨씬 빠르게 일어나는데 이유가 있습니다. 따라서 과학자들은 새로운 항생제 개발은 물론 아예 다른 방법을 통해 항생제 내성균을 치료하기 위해 연구하고 있습니다.

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영국 옥스퍼드 대학의 연구팀은 새로운 항생제를 개발하는 대신 이미 있는 세균을 이용해 세균을 제거하는 방법을 연구했습니다. 사실 세균끼리도 자원과 공간을 두고 죽고 죽이는 싸움을 끊임없이 벌입니다. 따라서 일부 과학자들은 세균을 죽이는 세균을 항생제 내성균 치료에 활용하기 위해 연구하고 있습니다. 세균들은 끊임없는 진화적 군비 경쟁을 통해 계속 진화하기 때문에 미래 내성균 등장에도 훨씬 잘 대응할 수 있습니다.

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다만 그렇다고해서 세균을 있는 그대로 주입하면 새로운 감염 우려가 있는 만큼 연구팀은 대장균의 번식력을 없앤 상태에서 다른 세균에 대한 살상력을 강화시킨 새로운 기술을 사용했습니다. SimCells은 증식에 필요한 DNA를 제거한 대장균으로 다른 세균에 대한 살상력은 그대로 가지고 있습니다. 그리고 여기에 더해 정상적인 세포보다 작게 분열하는 mini SimCell을 추가로 만들었는데, 정상적인 세포 기능을 하기 어려울 정도로 작은 파편이지만, 살상력은 그대로 가지고 있습니다.

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물론 이 대장균과 대장균 파편이 아무 세포나 공격하면 안되기 때문에 연구팀은 특정 병원체에 대한 나노항체를 붙여 일종의 스마트 폭탄으로 만들었습니다. 일단 목표 세포에 붙으면 이 SimCell과 mini SimCell은 Type VI secretion system (T6SS)라는 미세 주사기 같은 구조로 독성 단백질을 항생제 내성균에 투여합니다. 여기에 추가로 효소를 이용해 아스피린을 카테콜로 변환한 후 여기서 과산화수소를 생산해 추가적인 항균 효과를 나타낼 수 있습니다.

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연구팀은 두 종류의 유전자 조작 세포를 다제내성 대장균 균주에 대해 테스트 했습니다. 크기가 큰 SimCells는 6시간 이내에 목표 세균의 85% 이상을 제거했으며, mini SimCells은 48시간 이내에 목표 항생제 내성 균주의 97% 이상을 제거하는 것으로 나타났습니다.

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연구팀은 이 방법이 항생제와 전혀 다른 기전이기 때문에 항생제 내성균에도 효과적일 뿐 아니라 나노항체를 바꾸는 것만으로도 쉽게 목표 세균을 바꿀 수 있어 모든 세균에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

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다만 기본적으로 세균이나 세균 파편인 만큼 인체 면역 세포의 면역 반응을 유지할 수 있다는 것이 한 가지 단점이 될 수 있습니다. 따라서 국소적으로 상처 부위나 감염 부위에 투여하는 것이 방법이 될 수 있습니다. 물론 아직은 초기 단계로 앞으로 연구해야 할 것들이 많이 남아 있습니다.

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세균으로 세균을 잡는 이이제이 방식이 통할 수 있을지 주목됩니다.

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참고

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https://phys.org/news/2026-03-simcells-successfully-drug-resistant-bacteria.html

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Yun Dong et al, Reprogrammed SimCells for antimicrobial therapy, Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2517118123

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