이번 연구결과가 게재된 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 표지.[KBSI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 강력한 항균 기능을 갖춘 천연물 유래 항생물질 발굴에 성공했다. 이번 연구는 다제 내성균, 슈퍼박테리아에 의한 감염병 치료제 개발과 작용 기전 규명에 큰 기여할 것으로 기대된다.

한국기초과학지원연구원(KBSI) 호남권센터의 이성수 박사, 조선대학교 의과대학 신송엽 교수, 충북대학교 생물학과 조성진 교수로 구성된 공동연구팀은 굴절률 정보 기반 정량 정보를 활용한 3차원 홀로토모그래피 기술을 활용, 살아 있는 슈퍼박테리아의 항균 및 항바이오필름 활성을 실시간으로 확인했다. 연구팀은 이를 통해 거머리 유래 천연 항생물질인 히루니핀 2를 발굴했으며, 해당 물질의 항균 및 항바이오필름 효과를 검증해 신규 내성균 치료제로서의 가능성을 입증했다.

기존 3차원 홀로토모그래피 기술은 박테리아를 추적해 항균 기전을 분석하는 이미징 기법으로, 한 번의 실험에서 단일 물질에 대한 실시간 분석만 가능했다. 이번 연구에서는 다량의 샘플을 동시에 분석할 수 있는 ODT 기술을 도입, 신규 항생물질 발굴부터 항균 효과 검증까지 실시간 이미징 정량 분석을 활용했다. 특히 항바이오필름 효과까지 실시간으로 분석하여 슈퍼박테리아에 대한 작용 기전을 폭넓게 규명했다.

공동 연구팀은 약용 참거머리의 침샘 전사체 데이터베이스를 AI 기반으로 항균 펩타이드 예측 분석하여 항균 펩타이드의 구조 안정성, 항균 및 항염증 특성 등을 평가한 결과, 19개의 신규 천연 항생물질 후보를 발굴했다. 이들 중 ODT-HTS 분석을 통해 실제 항균 효과를 입증한 3개의 최종 후보를 선별해 이들의 항균 및 항바이오필름 활성을 추가적으로 확인했다. 최종적으로 발굴된 히루니핀 2는 강력한 항균 효과를 나타내며, 슈퍼박테리아 치료제로서의 잠재력을 입증했다.

이번 연구를 수행한 공동연구진. 박정원(왼쪽부터) KBSI 학생연구원, 이성수 KBSI 박사, 신송엽 조선대 교수, 조성진 충북대 교수, S. Dinesh Kumar 조선대 박사.[KBSI 제공]

이성수 박사 연구팀은 ODT-HTS 기술을 활용해 슈퍼박테리아가 생성하는 바이오필름의 실시간 성장을 무표지 3차원 홀로토모그래피 이미징으로 관찰했다. 또한 굴절률, 부피, 질량 등의 정량적 변화를 분석함으로써 히루니핀 2가 바이오필름을 파괴하는 과정을 실시간으로 확인하며, 신규 항생제로서의 가능성을 제시했다.

이성수 박사는 “이번 연구는 국내 천연자원 데이터베이스와 국산 3차원 홀로토모그래피 기술을 결합해 내성균 치료제 개발 가능성을 제시한 독창적인 연구”라며 “향후 신규 항생제 개발 및 슈퍼박테리아 연구에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 3월 13일 게재됐다.