장내 미생물에서 새 항생제를 발견하여 항생제 내성 박테리아 치료의 희망을 찾다

Seoul인간의 장내에는 약 100조 개의 미생물이 자원을 차지하기 위해 끊임없이 경쟁하고 있다. 펜실베이니아 대학의 세사르 데 라 푼타에 따르면, 이 환경이 과학자들에게 새로운 항생제를 찾는 데 도움이 될 수 있다. 데 라 푼타의 연구실과 스탠포드의 아미 S. 바트 연구팀은 약 2,000명의 장내 미생물을 분석하여 여러 잠재적 항생 물질을 발견했다.

생물학 연구는 점점 커지는 유전 정보 데이터베이스를 활용하고 있습니다. 이제 연구자들은 물리적 샘플을 모으는 대신 컴퓨터 기법을 사용하고 있습니다. 인공지능을 통해 대량의 유전 데이터를 신속하게 처리할 수 있습니다. 연구자 데 라 푸엔테에 따르면, 그의 연구실은 게놈, 메타게놈, 그리고 프로테오믹스를 분석하여 새로운 항생제를 빠르게 발굴하고 있습니다. 이 방법은 전통적인 기술보다 훨씬 빠르고, 장 내 세균들 간의 경쟁에 초점을 맞추고 있습니다.

이 접근법에는 여러 주요 단계가 포함됩니다. 먼저, 인간 장에서 유전 정보를 수집합니다. 다음으로, AI를 사용하여 박테리아를 대항할 수 있는 유전 시퀀스를 식별합니다. 그런 다음 이러한 시퀀스를 기반으로 펩타이드를 생성합니다. 마지막으로, 박테리아 배양 및 동물 모델에서 펩타이드를 테스트하여 효과가 있는지 확인합니다.

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펩타이드는 새로운 항생제가 될 수 있는 짧은 아미노산 사슬입니다. 연구자들은 400,000개 이상의 단백질을 조사하여 일반적으로 알려진 박테리아와 싸우는 펩타이드와 다른 많은 펩타이드를 발견했습니다. 가장 뛰어난 펩타이드인 프레보텔린-2는 FDA에서 어려운 감염 치료를 위해 승인한 약물, 폴리믹신 B만큼 효과적이었습니다.

이 방법은 항생제 발견을 가속화하며 항균 펩타이드의 다양성을 증가시킵니다. 인공지능은 어떤 펩타이드가 세균과 싸울 수 있는지를 예측하여, 기존에는 발견되지 않았을 새로운 것을 밝혀냅니다. 따라서 장내 미생물군은 약물 내성 세균에 효과적인 항생제 개발에 도움을 줄 수 있습니다.

연구자들은 이러한 혁신들이 새로운 치료법으로 이어질 것이라고 낙관하고 있습니다. de la Fuente와 Bhatt가 이끄는 이 프로젝트는 다양한 재단과 기관들로부터 상당한 지원을 받아 그 중요성과 잠재력을 강조하고 있습니다. 연구들은 디지털 생물학이 시급한 의료 문제를 해결하고, 효과를 잃어가고 있는 기존 항생제를 대체할 새로운 약을 개발할 수 있음을 보여주고 있습니다.