완전히 새로운 항생제 내성 유전자가 발견됐다. 스웨덴 예테보리대학 연구팀은 코로나 19 팬데믹 상황에서 유전자의 영향이 중요하다고 강조했다.
예테보리대학 연구진은 다양한 박테리아 감염을 치료하는 데 사용되는 항생제인 아미노글리코사이드 내성인 유전자를 발견했다. 연구팀은 인도 강 퇴적물에서 새로운 내성 유전자를 발견했으며 이는 기존 유전자와 유사성이 전혀 없는 것처럼 보였다.
세계 항생제 위기는 주요 보건 위협이 됐다. 항생제가 없으면 조기 사망하거나 2차 박테리아 감염에 걸릴 수 있다. 즉, 단순한 피부 자상만으로 사망할 수 있다는 의미다. 이 때문에 세계 보건기구는 항생제 남용 또는 오용에 엄격한 조치를 하고 있다. 육류의 항생제 잔여물을 줄이기 위해 가축 항생제 사용도 제한하고 있다.
최근 예테보리대학 연구진이 발견한 새로운 항생제 내성 유전자는 기존에 알려진 것과는 다른 것으로 확인됐다. 유전자 내성은 중증 박테리아 감염에 사용되는 항생제와 연관돼 있었다. 게다가 여느 유전자와 달리 강 침전물에서 발견됐으며 사람에게 노출될 수 있었다.
연구팀은 박테리아 내 항생제 내성 유전자를 조사했다. 환자와 분리된 환경이 아닌 곳에서 유전자를 찾았기 때문에 특별한 접근법을 사용했다. 먼저 연구진은 폐수의 영향을 받는 인도 강에서 샘플을 채취했다. 현재 인도는 항생제 내성 환자 수가 증가하고 있다는 사실에 착안해 이 같은 방법을 사용했다.
강 샘플을 분석한 결과, 가로사민 특화 아미노글리코사이드(garosamine-specific aminoglycoside) 내성 유전자, 일명 가르 유전자를 확인했다. 이 유전자를 자세히 조사한 결과 아미노글리코사이드 수정 효소 중 확인된 기능적 영역이 없었지만, 키나아제 특징이 나타났다. 이후 연구팀은 유전자와 이용 가능한 데이터를 교차 비교했고 5가지 다중 내성 임상 격리군과 일치하는 것을 확인했다. 5가지 중 두 가지 격리군은 이탈리아와 관련이 있었고, 다른 두 가지는 미국, 나머지 한 가지는 중국에 있었다.
이탈리아와 관련된 두 가지 격리군은 녹농균에 있었으며 미국과 관련된 것은 살모넬라, 중국은 프로테오박테리아와 관련이 있었다. 연구진은 5가지 격리군을 확인한 후 각 지역에서 이 유전자를 억제할 수 있는 조치를 해야 한다고 촉구했다.
아미노글리코사이드 내성과 관련된 메커니즘은 3가지가 있다. 첫 번째는 세포 흡수성을 줄여서 항생제 효능을 떨어뜨리는 것이며, 이메커니즘의 일반 원인은 박테리아의 염색체에 있다. 이는 주로 녹농균에서 발견된다.
두 번째는 아미노글리코사이드 접착 부위의 돌연변이가 존재하는 변형된 리보솜 결합 부위다. 아미노글리코사이드를 주성분으로 하는 항생제, 스트렙토마이신 내성이 리보솜 결합 부위에서 나타난다. 아미노글리코사이드가 다중 부위에서 결합되기 때문에 메커니즘은 아직 일반적이지 않다. 세 번째 메커니즘은 가장 일반적인 아미노글리코사이드 내성인 효소 변형이다. 50가지 이상의 다른 효소가 내성과 연관돼 있어 유전자 돌연변이와 연결돼 있을 수 있다.
호아킴 라슨 박사는 "가르 유전자가 여전히 드문 것은 좋은 소식이지만 확산되면 다중 내성 박테리아를 치료할 수 있는 복잡한 방법이 필요하다. 병원성 폐렴의 원인이 된 녹농균을 예로 들 수 있다"고 말했다.
항생제 내성이 악화될 경우, 코로나 19 및 인플루엔자 같은 바이러스 감염은 심각한 합병증을 유발할 수 있다. 코로나 19 환자의 경우 면역 시스템이 바이러스에 대한 정보가 부족하기 때문에 상당히 피해를 입는다. 이 경우 면역 체계는 바이러스를 처음부터 인식하고 박멸해야 한다. 즉, 감염을 억제할 수 있는 최상의 방법을 개발하려면 다량의 정보를 수집해야 하는 것이다.
미국 질병통제예방센터의 2019년 항생제 내성 위협 보고서에 따르면, 녹농균은 건강에 심각한 위협을 미치는 박테리아로 분류됐다. 2017년 미국에서만 이 박테리아로 3만2,600명의 입원환자가 발생했으며 7,200명이 사망했다.
녹농균은 카르바페넴스를 포함해 거의 모든 항생제에 내성이 있는 것으로 알려졌다. 일부 녹농균 유형은 카르바페네마아제 효소를 만드는 유전적 요소를 가지고 있어 카르바페넴스의 효과를 떨어뜨린다.
2018년에 CDC는 카르바페넴 내성 녹농균 발병을 보고했다. 미국에서만 20명 이상이 이 질병에 걸렸으며 멕시코에서는 이 질병으로 수술 환자까지 발생했다.