항생제 내성 P. aeruginosa의 바이오필름 약점을 발견한 연구

Seoul남덴마크 대학교의 연구진은 여러 항생제에 내성을 가진 박테리아인 녹농균의 새로운 약점을 발견했습니다. 이 박테리아는 주로 토양, 물, 병원, 요양원 등에서 발견됩니다. 특히 면역 체계가 약해진 사람들에게 감염될 경우 위험합니다.

생화학, 분자생물학 및 임상미생물학과 연구원들이 P. aeruginosa가 바이오필름을 형성하는 것을 막는 방법을 발견했습니다. 바이오필름은 박테리아가 항생제로부터 자신을 보호하기 위해 만드는 층입니다.

주요 발견 사항은 다음과 같습니다:

• 과발현 시 생체막을 감소시키는 세 가지 새로운 유전자가 발견되었습니다.
• 이 시스템은 P. aeruginosa의 핵심 게놈의 일부이며, 지금까지 시퀀싱된 모든 균주에서 발견되었습니다.
• 생체막의 감소는 항생제가 세포 표면을 더 쉽게 침투할 수 있도록 합니다.
• 세포벽 스트레스는 자연적으로 생체막 감소 시스템을 자극합니다.

P. aeruginosa는 자기 자신을 보호하기 위해 생물막을 사용합니다. 이 생물막은 너무 밀집되어 있어 항생제가 내부의 박테리아에 도달하여 죽이는 것이 불가능할 수 있습니다.

생화학 및 분자생물학과의 연구 책임자인 클레어 커크패트릭은 생물막이 너무 두꺼워지면 항생제가 세포 내부에 도달하지 못할 수 있다고 설명했습니다. 그녀는 또한 미래에 P. aeruginosa 표면에서 생물막 성장을 줄이기 위해 약물을 사용할 수 있는 가능성에 대해 언급했습니다.

클레어 커크패트릭, 매그너스 Z. 외스터가드, 플레밍 D. 닐슨, 메테 H. 메인펠트로 구성된 연구팀이 자신들의 연구 결과를 저널 Microbiology Spectrum에 발표했습니다.

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연구자들은 실험실에서 배양한 P. aeruginosa 균주에서 새롭게 발견된 세 개의 유전자를 연구했습니다. 이 유전자들을 과발현함으로써 바이오필름 형성이 크게 감소했습니다. 이 시스템은 유전자에 의해 영향을 받으며, 박테리아의 핵심 유전체의 일부로, 지금까지 시퀀싱된 모든 P. aeruginosa 균주에서 발견되었습니다.

세균은 도전에 직면했을 때 빠르게 변화하고 적응할 수 있기 때문에 환자는 처음에는 항생제로 호전될 수 있지만 나중에는 내성이 생길 수 있습니다. 하지만 세균의 주요 유전 물질은 변하지 않습니다.

연구자들은 특정 유전자의 활동을 증가시키면 생물막이 줄어들 수 있음을 발견했습니다. 또한 세포벽이 스트레스를 받을 때 생물막 감소 시스템이 활성화된다는 점도 주목했습니다. 커크패트릭은 세포벽에 스트레스를 주면 자연스럽게 생물막이 줄어들어 항생제가 더 쉽게 침투할 수 있을 것이라고 설명했습니다.

세포벽을 겨냥하는 약물은 보통 P. aeruginosa 감염 치료에 사용되지 않습니다. 그러나 Kirkpatrick은 이러한 약물을 현재의 치료법에 추가하면 바이오필름 생성을 줄일 수 있으며, 이를 통해 기존 항생제가 더 잘 작용할 수 있다고 제안합니다.

박테리아 세포벽은 인간 세포벽과 다르기 때문에 치료의 좋은 목표가 됩니다. 박테리아와 인간 세포 모두에서 동일한 기능을 하는 부분도 있지만, 박테리아에 특별히 존재하는 기능도 있습니다. 이러한 독특한 박테리아 기능과 세포벽에 집중함으로써 인간 세포에 손상을 주지 않고 감염을 치료할 수 있습니다.

최신 연구는 항생제 내성을 가진 P. aeruginosa를 처리할 수 있는 방법을 제시합니다. 추가 연구를 통해 이 약점을 활용한 새로운 치료법이 개발될 수 있습니다.