GIST, 활성산소 활용 항생제 개발…"패혈증 치료 돌파구"

항균 펩토이드 결합 독성 낮아

[광주=뉴시스]Cu-ATCUN 항균 촉매 펩토이드 모식도와 항균 작용 메커니즘 및 동물모델 항균 효과 유효성 검증.

[광주=뉴시스] 배상현 기자 = 광주과학기술원(GIST)은 화학과 서지원 교수와 건국대학교 시스템생명공학과 김양미 교수 공동연구팀이 활성산소를 생성하는 촉매와 세포막을 손상시키는 항균 펩토이드를 결합해 독성이 낮은 항생제를 개발했다고 26일 밝혔다.

연구팀에 따르면 1980년대 이후 새로운 작용 기전을 보이는 항생제 개발이 점차 줄어듦에 따라 세계보건기구(WHO)는 다제내성균(여러 항생제에 내성이 있어 감염병 치료를 위해 사용할 수 있는 항생제가 제한적인 세균)에 의한 사망자가 2050년 연간 1000만 명에 이를 것으로 추산했다.

현재 자연에서 유래된 항균 펩타이드는 높은 안정성과 광범위한 항균 활성을 바탕으로 내성균 문제를 해결할 새로운 항생제로 주목받고 있다.

연구팀은 세균의 세포막을 파괴하고 세포 내 여러 소기관 및 유전자 응집을 유도하는 기존의 항균 펩토이드에, 강력한 산화 물질인 하이드록실 라디칼을 촉매 반응을 통해 선택성과 다중 타깃 메커니즘이 향상된 항생제를 개발했다.

항균 활성 및 독성 스크리닝을 통해 유효물질인 ‘펩토이드 22’를 발굴한 연구팀은 이 물질이 기존 펩토이드의 항균 메커니즘을 유지하고 박테리아에 치명적인 산화적 손상을 일으킨다는 사실을 밝혔다.

‘펩토이드 22’는 기존 펩토이드와 같은 항균 활성을 보이면서도 인체 세포에 대한 독성은 현저히 감소했다. 또 마우스 모델에서 효과적인 항패혈증 및 항염증 효과를 나타냈으며 간, 폐, 신장을 포함한 주요 장기에 독성을 보이지 않는 것으로 확인됐다.

`펩토이드 22'를 투여한(5 mg/kg, 4시간마다 4회, 복강투여) 패혈증 마우스 모델은 96시간 동안 60%의 생존율을 보인 반면 펩토이드를 처리하지 않은 대조군 마우스 모델은 34시간 후 100% 사망했으며, 이를 통해 동물 모델 유효성을 검증했다.

서지원 교수는 “이번 연구를 통해 항균 펩토이드의 효과를 극대화하기 위해 산화 공격을 새로운 무기로 사용할 수 있는 방법을 제시했다”며 “박테리아의 항생제 내성 획득을 원천적으로 차단할 수 있는 차세대 항생제 개발에 새로운 가능성을 열었다”고 설명했다.

이번 연구는 국립보건연구원의 감염병 관리기술개발 연구사업과 과학기술정보통신부·한국연구재단의 중견연구자지원사업, 지역혁신 선도연구센터(RLRC), 나노소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며 연구 성과는 미국화학회가 발행하는 의약 화학분야 상위 4.9% 국제학술지 `의약화학 저널(Journal of Medicinal Chemistry)'에 지난 8월 29일 온라인 게재되었다.


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