연구동향
“살을 파먹는 세균” (flesh-eating bacteria, Streptococcus pyogenes)를 포함한 대부분의 다제 내성 그람양성균에 효과적인 합성 화합물 항생제 개발 (Science Advances, 2024)
작성자
관리자
작성일
2024-08-14 10:20
조회
361
전세계적으로 항생제의 오‧남용, 저항성 균주의 발현 등으로 인하여 현재 사용되고 있는 대부분의 항생제에 대하여 저항성을 가지는 항생제 내성균(슈퍼박테리아)의 발현 및 확산은 인류의 건강에 심각한 위협이 되고 있다.
2022년, The Lancet 저널에 따르면 2019년 전세계적으로 세균의 항생제 저항성(AMR: Antimicrobial resistance)으로 인한 사망자 수는 127만 명에 달하는 것으로 나타났다.(바로가기) 새로운 항생제가 개발되지 않으면 2050년에는 AMR에 의한 사망자수가 약 1000만명에 이를 것으로 예측되고 있기 때문에 기존 항생제 내성 박테리아를 효과적으로 억제할 수 있는 새로운 항생제의 개발이 시급하다.
2024년, Washington 대학교 의대 분자 미생물학과 Scott Hultgren 교수, Michael Caparon 교수와 Sweden Umeda 대학 화학과 Fredrik Almqvist 교수 공동 연구팀은 다제내성균을 포함한 대부분의 그람양성균에 대하여 효과를 보이는 합성 화합물 항생제를 개발하여 발표하였다.
공동연구팀은 2022년 동일 골격구조의 화합물 (dihydrothiazolo ring-fused 2-pyridones)이 치명적인 다제내성균인 VRE (Vancomycin-Resistant Enterococci), MRSA(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus) 등을 포함한 대부분의 그람양성균에 대하여 좋은 효과를 보인다는 결과를 PNAS에 발표한 바 있다. (바로가기)
연구진은 신규 합성 화합물이 대부분의 다제내성균을 포함한 “그람양성균(Gram-positive bacteria)”에 좋은 효과를 나타내기 때문에 “GmPcides” (Gram-Positive-cides: 그람양성균 살균제)로 명명하였다.
처음에 연구진은 병원에서 사용되는 요도관 치료용 카테더(catheters) 표면에 박테리아(Enterococcus faecalis)가 부착되는 것을 방지하는 화합물 개발을 목표로 연구를 시작하였으나 연구도중 “GmPcides”가 Enterococcus faecalis 뿐만 아니라 다양한 종류의 그람양성균도 효과적으로 죽인다는 것을 발견하였다. (E. coli 같은 그람음성균은 죽이지 못함)
다음 단계로 연구진은 피부와 근육 주위를 덮고 있는 연조직인 근막을 괴사시켜 “살을 파먹는 세균”(flesh-eating bacteria)로 알려진 괴사성 근막염(necrotizing fasciitis)을 유발하는 화농성 연쇄상구균 (Streptococcus pyogenes)에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 괴사성 근막염은 약 20%의 치사율을 보이며 전세계적으로 매년 사망자가 50만명에 이른다고 보고되어 있다.
동물실험에서 PS757로 명명된 GmPcide 약물을 화농성 연쇄상구균 (Streptococcus pyogenes)에 감염된 mice에 투여 (1.2 mg/Kg, SC) 하면 약물을 처리하지 않은 mice 보다 박테리아의 병원성도 줄이고, 궤양발생 부위가 현저하게 작았으며 손상된 피부의 치유도 빠르게 진행되는 것으로 나타났다. 약물 투여 12일후, 약물을 투여한 mice 20 마리중 15마리가 궤양부위가 사라지고 새살이 생기는 등 뚜렷한 회복을 보인 반면 약물을 처리하지 않은 mice 19 마리중 4마리 만이 증상이 회복되는 결과를 보였다.
또한 PS757 약물은 약물의 침투를 방해하는 biofilm의 형성을 억제하는 것으로 나타났다. 그리고 PS757 약물의 또다른 특징은 분열하고 있는 (dividing) 박테리아뿐만 아니라 휴지기에 있는 (resting, nondividing) 박테리아에도 작용한다.
PS757을 포함한 “GmPcides” 약물들의 정확한 작용기작은 아직 확인되지 않았지만 약물을 처리하면 박테리아의 세포막이 약 5~10분 이내에 손상을 입는다는 것이 관찰되었다.
연구자들은 자신들이 설립한 벤처회사를 통하여 “GmPcide” 약물을 상용화 할 수 있는 연구를 계속 진행하고 있다고 밝혔다.
참고문헌
2022년, The Lancet 저널에 따르면 2019년 전세계적으로 세균의 항생제 저항성(AMR: Antimicrobial resistance)으로 인한 사망자 수는 127만 명에 달하는 것으로 나타났다.(바로가기) 새로운 항생제가 개발되지 않으면 2050년에는 AMR에 의한 사망자수가 약 1000만명에 이를 것으로 예측되고 있기 때문에 기존 항생제 내성 박테리아를 효과적으로 억제할 수 있는 새로운 항생제의 개발이 시급하다.
2024년, Washington 대학교 의대 분자 미생물학과 Scott Hultgren 교수, Michael Caparon 교수와 Sweden Umeda 대학 화학과 Fredrik Almqvist 교수 공동 연구팀은 다제내성균을 포함한 대부분의 그람양성균에 대하여 효과를 보이는 합성 화합물 항생제를 개발하여 발표하였다.
공동연구팀은 2022년 동일 골격구조의 화합물 (dihydrothiazolo ring-fused 2-pyridones)이 치명적인 다제내성균인 VRE (Vancomycin-Resistant Enterococci), MRSA(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus) 등을 포함한 대부분의 그람양성균에 대하여 좋은 효과를 보인다는 결과를 PNAS에 발표한 바 있다. (바로가기)
연구진은 신규 합성 화합물이 대부분의 다제내성균을 포함한 “그람양성균(Gram-positive bacteria)”에 좋은 효과를 나타내기 때문에 “GmPcides” (Gram-Positive-cides: 그람양성균 살균제)로 명명하였다.
처음에 연구진은 병원에서 사용되는 요도관 치료용 카테더(catheters) 표면에 박테리아(Enterococcus faecalis)가 부착되는 것을 방지하는 화합물 개발을 목표로 연구를 시작하였으나 연구도중 “GmPcides”가 Enterococcus faecalis 뿐만 아니라 다양한 종류의 그람양성균도 효과적으로 죽인다는 것을 발견하였다. (E. coli 같은 그람음성균은 죽이지 못함)
다음 단계로 연구진은 피부와 근육 주위를 덮고 있는 연조직인 근막을 괴사시켜 “살을 파먹는 세균”(flesh-eating bacteria)로 알려진 괴사성 근막염(necrotizing fasciitis)을 유발하는 화농성 연쇄상구균 (Streptococcus pyogenes)에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 괴사성 근막염은 약 20%의 치사율을 보이며 전세계적으로 매년 사망자가 50만명에 이른다고 보고되어 있다.
동물실험에서 PS757로 명명된 GmPcide 약물을 화농성 연쇄상구균 (Streptococcus pyogenes)에 감염된 mice에 투여 (1.2 mg/Kg, SC) 하면 약물을 처리하지 않은 mice 보다 박테리아의 병원성도 줄이고, 궤양발생 부위가 현저하게 작았으며 손상된 피부의 치유도 빠르게 진행되는 것으로 나타났다. 약물 투여 12일후, 약물을 투여한 mice 20 마리중 15마리가 궤양부위가 사라지고 새살이 생기는 등 뚜렷한 회복을 보인 반면 약물을 처리하지 않은 mice 19 마리중 4마리 만이 증상이 회복되는 결과를 보였다.
또한 PS757 약물은 약물의 침투를 방해하는 biofilm의 형성을 억제하는 것으로 나타났다. 그리고 PS757 약물의 또다른 특징은 분열하고 있는 (dividing) 박테리아뿐만 아니라 휴지기에 있는 (resting, nondividing) 박테리아에도 작용한다.
PS757을 포함한 “GmPcides” 약물들의 정확한 작용기작은 아직 확인되지 않았지만 약물을 처리하면 박테리아의 세포막이 약 5~10분 이내에 손상을 입는다는 것이 관찰되었다.
연구자들은 자신들이 설립한 벤처회사를 통하여 “GmPcide” 약물을 상용화 할 수 있는 연구를 계속 진행하고 있다고 밝혔다.
작성: 이현규(한국화학연구원)
참고문헌
- “Dihydrothiazolo ring-fused 2-pyridone antimicrobial compounds treat Streptococcus pyogenes skin and soft tissue infection.” Zou et al., Sci. Adv. 10, eadn7979 (2024), 2 August 2024. (바로가기)
- “Ring-fused 2-pyridones effective against multidrug-resistant Gram-positive pathogens and synergistic with standard-of-care antibiotics” Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 119, e2210912119 (2022). (바로가기)
- “Potential new antibiotic passes preclinical test against flesh-eating bacteria“ Fierce Biotech, Aug 2, 2024.(바로가기)