피부 감염균 99%를 죽였다

성균관대 서울대 공동연구진, 항생나노로봇 개발
나노로봇이 황색포도상구균에만 달라붙게 만들어
활성산소 뿜어내 균 세포벽 무너뜨리면서 죽여
생쥐 실험 결과 나노로봇 투여후 20분만에 99.999% 제거

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 황색포도상구균에만 달라붙어 죽이는 나노로봇을 개발했다. 연구진은 이 나노로봇 치료방법이 항생제 내성에서 자유로워 향후 새로운 감염치료제 개발의 실마리를 가져올 것이라고 전망했다.

한국연구재단은 성균관대 의학과 김경규 교수팀이 공동연구를 통해 황색포도상구균에만 결합해 활성산소를 발생시켜 죽이는 20㎚ 크기의 '항생나노로봇'을 개발했다고 13일 밝혔다.

연구진은 피하조직에 내성 황색포도상구균이 감염된 봉와직염 생쥐모델에 나노로봇을 실험했다. 생쥐의 봉와직염 부위에 나노로봇을 주입하고 전기신호를 가하자 로봇에서 열과 활성산소가 발생했다. 그결과 황색포도상구균의 세포벽이 무너졌고 20분 이내에 세균 99.999%가 죽었다.

김경규 교수는 "이번 연구에서 증명한 원리를 실제 임상에서 적용할 수 있다면 내성균 감염 치료뿐 아니라, 내성이 발생하지 않게 세균 감염을 치료할 수 있을 것"이라고 말했다.

항생제 내성은 균이 어떠한 항생제에도 듣지 않는 현상으로, 현재 가장 심각한 문제 중 하나다. 항생제 내성이 나타나면 단순 찰과상만으로도 생명을 위협하는 질병으로 발전한다. 영국의회의 오닐 리포트에 따르면, 2050년에는 내성균에 의한 사망자가 연간 1000만명에 달할 것이라고 전망했다.

연구진은 항생나노로봇을 만들기 위해 먼저 산화철 나노입자를 합성했다. 이 나노입자에 황색포도상구균에만 달라붙게 하기 위해 엔도라이신이라는 단백질을 코팅했다.

이렇게 만들어진 나노로봇으로 황색포도상구균에 감염된 대식세포 배양액을 이용해 먼저 실험했다. 연구진이 공초점현미경으로 확인한 결과, 배양액에 전류를 흘리자 세균 세포벽에 결합한 나노로봇이 전기자극에 반응해 활성산소를 만들어냈고, 이 활성산소가 세균의 세포막을 파괴했다.

한편, 이번 연구는 나노과학, 의학, 미생물학 등 다학제적 연구가 유기적으로 결합된 융합 연구의 성과로 나노의학 분야 국제학술지 '스몰(Small)'에 10일 게재됐다.

이 연구는 성균관대 의과대 박사과정 학생이었던 나얍 바뚤 박사의 박사학위 연구였다.

성균관대 항생제내성치료제 연구소의 아킬리쉬 차울라시아 박사는 미생물 유전학 및 감염균에 대한 전문가로 이번 연구를 공동으로 지도했다. 또한 성균관대 신소재공학부 이정헌 교수는 윤석영 학생과 함께 나노물질 합성과 특성연구를 담당했다. 이와함께 서울대 유상열 교수는 황색포도상구균에 선택적으로 결합하는 파지유래 엔도라이신이라는 단백질을 코딩하는 클론을 제공했다.

[e-mail] 김만기 기자