항생제 내성균 잡는 ‘훈련된 박테리오파지’ 등장! [핵잼 사이언스]

겨울철 불청객 독감의 유행과 함께 바이러스에 대한 경각심이 높아지고 있다. 하지만 모든 바이러스가 인간에게 해로운 것은 아니다. 세균(박테리아)만을 감염시켜 파괴하는 바이러스인 박테리오파지(bacteriophage)가 항생제 내성균 문제의 새로운 해결책으로 떠오르고 있다.

20세기 의학의 기적인 항생제는 수많은 생명을 구했지만, 남용으로 인해 항생제가 듣지 않는 슈퍼박테리아(항생제 내성균)가 증가하며 인류의 건강을 위협하고 있다. 인구 고령화와 맞물려 이 문제는 더욱 심각해질 전망이다.

새로운 대안, 박테리오파지의 가능성과 한계

과학자들은 특정 세균만 공격하고 인체 세포에는 안전한 박테리오파지를 항생제의 대안으로 연구해왔다. 하지만 세균 역시 빠르게 돌연변이를 일으켜 박테리오파지의 공격을 회피하는 능력을 갖추게 되면서 치료제 개발에 어려움을 겪었다.

미국 캘리포니아대 샌디에이고 캠퍼스의 데이비드 프라이드 교수 연구팀은 주요 항생제 내성균인 폐렴막대균(Klebsiella pneumoniae)을 표적으로 하는 박테리오파지를 개발했지만, 폐렴막대균 역시 진화를 통해 감염을 피하는 문제를 발견했다.

진화에는 진화로 맞선다: ‘훈련된’ 박테리오파지

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 바이러스의 빠른 진화 속도를 역이용했다. 박테리오파지를 새로운 내성균 균주에 30일간 지속적으로 노출시켜, 변화된 세균을 다시 감염시킬 수 있도록 ‘훈련’(진화)시킨 것이다.

그 결과 30일간 훈련된 박테리오파지는 새로운 내성 균주에도 효과적으로 감염되어 세균을 파괴했다. 중요한 점은 인간 세포나 유익한 장내 미생물에는 전혀 해를 끼치지 않아, 기존 항생제보다 부작용이 적다는 것이다.

남은 과제와 미래 전망

물론 박테리오파지 치료제가 상용화되기까지는 아직 넘어야 할 산이 많다. 박테리오파지를 감염 부위까지 안전하게 운반하는 기술, 그리고 인체의 면역 체계가 박테리오파지를 외부 침입자로 인식해 공격하는 것을 막는 방법 등을 연구해야 한다.

하지만 이번 연구는 세균의 진화에 맞춰 박테리오파지도 함께 진화시킬 수 있다는 가능성을 보여주며, 항생제 내성균 치료의 난제 중 하나를 해결할 실마리를 제공했다. 인간에게 해로운 존재로만 여겨졌던 바이러스가 인류를 구원할 새로운 치료제로 거듭날 수 있을지, 앞으로의 연구 결과가 기대된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com