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항생제 내성 바이러스, 박테리오파지·나노입자 결합한 치료법으로 돌파구 열려
등록일 : 2019-10-07 13:51 | 최종 승인 : 2019-10-07 13:51
이택경
바이러스는 유전자 요법에서 유전자 전달 매개체로써 기능한다(사진=123RF)

[리서치페이퍼=이택경 기자] 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.

 감염을 유발하는 박테리아는 산소를 차단하는 미생물막을 만든다(사진=123RF) 

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.

박테리오파지를 코팅한 고분자 미세입자는 폐 감염질환을 치료할 수 있다(사진=123RF)

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.

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