항생제 내성 박테리아를 치료할 새로운 방안으로 '박테리오파지'와 나노입자를 결합한 치료법이 개발됐다. 

바이러스는 해로운 것으로 간주되고 있지만, 유용하기도 하다. 유전자 치료법에서 바이러스는 유전자 전달 물질이자 암 파괴 매개체로 기능할 수 있다. 

박테리오파지라고 하는 박테리아는 박테리아도 감염시켜 항생제를 사용하지 않고도 박테리아 감염을 대처하는 데 유용한 도구다. 심지어 박테리아를 제조 도구로써 사용할 수도 있다.

M13 박테리오파지는 대장균을 감염시킬 수 있는 박테리아로써 원형 단사 구조 DNA 분자로 구성됐다. 그리고 P8이라고 불리는 단일 피막 단백질 2,700개 복사본으로 덮여있으며 긴 원통 형태를 띠고 있다.

이 바이러스는 P3 단백질을 사용하는 박테리아에 부착해 세포 속으로 들어가 더욱 많은 바이러스를 생산해 대장균을 감염시킨다. 즉, 바이러스 감염은 박테리아가 서서히 증식하는 것이다.

박테리오파지와 나노입자 결합해 치료

조지아공과대학의 안드레아 가르시아 박사는 흡입식 박테리오파지를 고분자 미세입자에 코팅시켜 폐 감염증을 치료할 수 있는 방법을 개발했다.

연구팀은 낭포성 섬유증을 앓고 있는 실험쥐의 폐 속으로 박테리오파지를 전달할 수 있는 방법으로써 나노입자를 선택했다.

박테리오파지를 탑재한 나노입자는 성공적으로 박테리아 감염증과 관련 염증을 해소할 수 있었고 이 실험쥐는 생존할 수 있었다. 이에 연구팀은 미세입자를 코팅한 박테리오파지를 개발하면 낭포성 섬유증 감염환자나 기타 병원성 폐 감염 질환 치료법으로 이어질 수 있을 것이라고 주장했다.

박테리오파지, 나노입자 제조에 사용 가능

바이러스의 피막 단백질은 금속 이온과 결합하기 위해 유전적으로 개조할 수 있다. 즉, 나노입자를 위한 발판으로써 사용할 수 있다는 의미다. 이전에 금 나노 와이어를 제조하기 위해 M13 바이러스를 사용한 적도 있었다.

캘리포니아대학 소재과학과 엘레인 하버러 박사가 이끄는 연구팀은 뾰족한 금 나노입자를 만들기 위해 클로로폼을 사용해 길쭉한 M13 바이러스를 반구형으로 전환시켰다.

연구팀은 M13 바이러스의 반구 형태에 금 솔루션을 추가해 뾰족하고 속이 빈 금 나노비즈를 만들 수 있었다. 이는 바이러스의 상태에 따라 와이어나 구형으로 전환이 가능한 방법이다. 연구팀은 자신들이 개발한 바이러스 형태 전환 방법을 다른 박테리오파지에도 적용할 수 있을 것이라고 생각했다.

그리고 이 나노입자를 폐수의 오염물질을 제거하는 촉매제로써 사용했고 의료 시설에서 살균제로도 적용했다.

나노입자, 박테리아 감염 치료에 사용

금 나노입자는 항균 속성이 있어 특히 병원 같은 환경에서 항생제 내성 박테리아에 사용할 수 있다. 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)는 특히 위험한 감염질환이다.

감염을 유발하는 박테리아는 산소를 차단하는 미생물막을 만들어 항생제를 효과적으로 물리친다. 신체를 감염시킨 박테리아 군집에 산소를 유입시키면 병원성이 줄어들어 면역체계가 감염 질환을 몰아낼 수 있게 된다.

감광제는 빛에 노출시키면 반응성 산소를 만들어내 박테리아 미생물막을 공격하고 취약한 상태로 만들 수 있다.

신시내티대학의 장 펑 박사는 최근 새로운 나노입자 감광제를 개발했다. 이 새로운 감광제는 기존의 감광제보다 효과가 높은 것으로 확인됐다. 즉, 보다 많은 양의 반응성 산소 생성을 촉진하는 것이다.

스프레이나 젤 형태의 제제로 상품화되면 의료 환경에서 상용화 할 수 있을 것이라는 전망이다. 이렇게 만든 젤을 어떠한 표면에든 처리한 후 청색이나 적색의 빛을 쪼이면 MRSA가 들어있는 박테리아를 살균할 수 있다. 

그리고 예비 실험 결과 이 나노입자가 사람의 피부에 무해한 것으로 확인돼 상처 부위에도 사용할 수 있을 것이라는 분석이다.