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▲ 기존 항생제를 변형하여 만든 화합물 Fabimycin이 인체 장 마이크로바아옴에 존재하는 무해한 세균은 보전하면서 약제 내성 그람 음성균을 퇴치하는 데 좋은 효과를 보였다는 연구 결과가 나왔다. (사진=DB)

 

[mdtoday=최재백 기자] 기존 항생제를 변형해 만든 화합물 Fabimycin이 인체 장 마이크로바아옴에 존재하는 무해한 세균은 보전하면서 약제 내성 그람 음성균을 퇴치하는 데 좋은 효과를 보였다는 연구 결과가 나왔다.

기존 항생제를 변형하여 만든 화합물 ’파비마이신(Fabimycin)‘이 인체 장 마이크로바이옴(microbiome)에 존재하는 무해한 세균은 보전하면서 200종이 넘는 약제 내성 그람 음성균을 퇴치하는 데 좋은 효과를 보였다는 연구 결과가 ’ACS 센트럴 사이언스(ACS Central Science)‘에 실렸다.

세균성 항생제 내성(AMR)은 세균이 항생제에 반응하지 않게 변이하여 치료를 어렵게 하고 질병 확산·중증 질환·사망의 위험을 높이므로 현대 인류 건강에 큰 위협이 되고 있다.

세균은 세포막 구조에 따라 그람 양성균과 그람 음성균으로 분류할 수 있는데, 그중 그람 음성균은 빽빽한 세포외막과 배출 펌프에 더해 세포벽에 얇은 펩티도글리칸(Peptidoglycan) 층이 있는 세포 구조를 갖는 세균으로 항생제 분자가 세포 내로 유입되고 축적되기 어렵다.

다시 말해 그람 음성균으로 인한 폐렴, 요로감염(UTI), 혈행 감염은 세균을 구성하는 세포의 구조적 차이로 인해 그람 양성균 감염보다 치료하기 어렵다. 실제로 가장 치명적인 약제 내성 병원체 6가지 중 4가지가 그람 음성균이다.

연구팀은 인류 보건을 위협하는 그람 음성균에도 효과적으로 작용할 수 있는 항생제를 개발하기 위해 세균의 지방산 생합성 과정에 결정적인 역할을 하는 Fabl 효소를 표적으로 했다.

그들은 작은 분자의 물리화학적 특성이 그람 음성균의 세포 내로 침투하고 축적될 수 있는 능력에 영향을 미친다는 점을 이용했다.

연구원들은 그람 양성균인 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에 효과적인 Fabl 억제제 Debio-1452 분자의 구조를 변형하여 Fabl 억제력은 유지되면서 그람 음성균에도 작용할 수 있는 파비마이신 분자를 합성했다.

그들은 임상적으로 추출된 다약제 내성 그람 음성균에 대해 합성된 파비마이신 분자의 항균 작용을 평가한 결과 파비마이신이 대장균(E. coli), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae), 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii)를 포함한 200여종의 그람 음성균에 유의한 항균 효과를 보였다고 전했다.

또 파비마이신은 세균의 성장을 억제할 수 있는 항생제의 최저 농도를 의미하는 ’최소억제농도(MICs)‘의 범위가 좁고 낮은 것으로 나타났다. 즉, 적은 양으로도 세균의 성장을 억제할 수 있었다는 것이다.

연구팀은 연구 결과가 현존하는 세균 중에 파비마이신에 내성을 가진 세균은 없다는 사실을 시사한다고 기대감을 표출했다.

게다가 그들은 파비마이신이 인체의 정상 장내균총(microflora)에는 영향을 미치지 않고 병원성 세균에만 작용하는 높은 특이성을 보여 일반적인 광범위 항생제보다도 장내균총 건강에 덜 유해할 것이라고 예상했다.

이어 연구팀은 생쥐를 대상으로 한 동물실험에서 파비마이신 투여 적정량을 정한 후 요로감염을 일으키며 약제 내성을 가진 대장균에 감염된 생쥐에서 파비마이신의 효능을 평가했다.

하루에 세 번 파비마이신을 정맥 투여한 결과, 연구팀은 감염된 생쥐의 비장·방광·간·신장 조직에서 약제 내성 세균 수치를 감염 이전 또는 그것보다 낮게 줄이는 데 성공했다고 밝혔다.

그들은 이번 연구에서 제시된 합성법을 활용하면 그람 양성균에 효과적인 기존 항생제를 변형하여 그람 음성균에까지 침투해 세균을 죽일 수 있을 것으로 전망했다.

한편 전문가들은 파비마이신이 인간을 대상으로 사용할 수 있는 단계까지 연구되기 위해서는 상당한 금전적 투자가 필요한데, 항생제 개발 분야의 역사상 그런 일이 드물었다고 우려했다.

연구팀은 합성 기술을 임상적으로 발전시키기 위한 다음 단계로 적절한 상업 파트너와 함께 협력할 계획이라고 전했다.

 

 

메디컬투데이 최재백 ([email protected])

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