KAIST, 병원균이 항생제에 내성 갖는 작동 원리 규명

KAIST 이상엽 교수와 덴마크 공대 공동 연구

▲항생제 내성 유전자가 전달되는 캐리백 현상의 모식도(사진=KAIST 제공)

［메디컬투데이 최성수 기자］ 

국내 연구진이 덴마크 연구진과 병원균이 항생제에 내성을 갖는 원리를 규명했다.

KAIST 생명화학공학과 이상엽 교수와 덴마크 공대(DTU) 노보 노르디스크 바이오지속가능센터 공동 연구팀은 박테리아 병원균이 항생제에 대한 내성을 획득하는 작동 원리를 알아냈다고 19일 밝혔다.

내성 유전자는 보통 항생제를 생산하는 곰팡이나 악티노박테리아에서 발견된다. 이는 해당 항생제를 만드는 곰팡이와 박테리아가 자기 스스로를 항생제로부터 보호하기 위해 갖고 있는 것이다.

이 내성 유전자를 인체 감염균이 획득하면 항생제 내성을 갖게 된다. 이러한 사실은 게놈 정보 등을 통해 이미 알려져 있는 사실이다. 하지만 어떤 방식으로 항생제 내성 유전자들이 인체 감염균에 전달되는지는 밝혀지지 않았다.

이번 연구에서 공동 연구팀은 항생제 내성 유전자가 직접적으로 인체 감염균에 전달되는 것이 아니라 연구팀이 캐리백(carry-back)이라고 이름 지은 복잡한 과정을 통해 이뤄지는 것을 규명했다. 

우선 인체 감염균과 방선균이 박테리아간의 성교에 해당하는 접합(conjugation)에 의해 인체 감염균의 DNA 일부가 방선균으로 들어간다.

그 와중에 항생제 내성 유전자 양쪽 주위에도 감염균의 DNA가 들어가는경우가 생긴다. 이 상태에서 방선균이 죽어 세포가 깨지면 항생제 내성 유전자와 감염균의 DNA 조각이 포함된 DNA들도 함께 나오게 된다. 

이렇게 배출된 항생제 내성 유전자에는 인체 감염균의 일부 DNA가 양쪽에 공존하고 있다. 이 때문에 인체 감염균은 자신의 게놈에 재삽입이 가능해지고 이를 통해 항생제 내성을 획득한다. 

연구팀은 생물정보학적 분석과 실제 실험을 통해 이를 증명했다.

이 교수는 “이번 연구결과는 인체 감염 유해균들이 항생제 내성을 획득하는 방식 중 한 가지를 제시한 것”이라며 “병원 내․외부의 감염과 예방 관리시스템, 항생제의 올바른 사용에 대해 다시 한 번 생각할 수 있는 기회를 제공할 것”이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 노보 노르디스크 재단과 미래창조과학부 원천기술과의 지원을 받아 수행돼 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 7일자 온라인 판에 게재됐다. 
   
메디컬투데이 최성수 기자(choiss@mdtoday.co.kr)