국내 연구진이 항생제 내성으로 치료가 어려운 슈퍼박테리아 감염증을 효과적으로 공략할 새로운 치료 플랫폼을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST)은 정현정 생명과학과 교수 연구팀과 미국 일리노이대 공현준 교수팀이 공동으로 이 같은 성과를 거뒀다고 29일 밝혔다. 이 플랫폼은 슈퍼박테리아가 형성하는 강력한 보호막인 '바이오필름'을 미세방울로 뚫고, 유전자 표적 나노입자를 전달해 세균 증식과 내성을 동시에 억제하는 기술이다.
슈퍼박테리아, 특히 병원 내 감염의 주범인 '메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)'은 항생제 내성이 강한데다, 끈적한 생체막인 바이오필름을 형성해 약물 침투를 막는다. 이 때문에 치료가 매우 어렵다.
연구팀은 먼저 MRSA의 생존과 내성에 핵심적인 3가지 유전자(바이오필름 형성, 세포 분열, 항생제 내성)를 동시에 억제하는 짧은 DNA 조각을 설계했다. 이 DNA를 특정 나노입자에 탑재해 세균 내부로 전달하도록 했다. 여기에 미세방울 기술을 접목, 바이오필름의 투과성을 높여 나노입자의 침투 효율을 극대화했다.
다시 말해, 먼저 미세방울이 바이오필름에 미세한 통로를 만들어 나노입자가 침투할 길을 열고, 뒤이어 나노입자가 이 통로를 통해 세균 내부로 들어가 유전자 억제제를 방출, 바이오필름 재형성, 세포 증식, 항생제 내성 발현을 동시에 차단한다.
실제로 돼지 피부에 감염을 일으킨 모델과 MRSA에 감염된 생쥐의 상처 모델 실험에서, 이 치료법을 적용한 결과 기존에 항생제만 사용한 경우보다 바이오필름이 훨씬 얇아졌으며, 세균의 수와 염증 반응도 눈에 띄게 감소하는 효과가 나타났다.
정현정 교수는 "이번 연구는 기존 항생제로는 해결할 수 없는 슈퍼박테리아 감염에 대해 나노기술, 유전자 억제, 물리적 접근법을 융합해 새로운 치료 해법을 제시한 것”이라며 “향후 전신 적용 및 다양한 감염 질환에 확장할 수 있도록 연구를 지속할 것"이라고 말했다.
이번 연구 성과는 국제학술지 《어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)》에 지난 19일 온라인 게재됐다.
