장내염증, 미생물이 형광신호로 알려준다

생명공학연구원, 염증 진단 스마트 미생물 기술 개발
미생물로 새로운 형태의 질병진단 및 치료제 가능성 제시

이대희 박사가 연구진들과 함께 장내 염증을 알려주는 미생물 연구와 관련해 논의하고 있다. 생명공학연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 장내 염증을 진단할 수 있는 새로운 프로바이오틱스를 개발했다. 이 미생물은 장내 염증이 있을경우 형광 단백질이 나온다. 이 기술은 합성생물학을 기반으로 인공유전자회로를 제작하고 이를 프로바이오틱스에 도입, 비침습적 염증성 장질환의 진단이 가능하도록 했다. 연구진은 향후 장내미생물을 이용한 새로운 형태의 진단 및 치료제 개발에 기여를 할 것으로 전망했다.

한국생명공학연구원은 합성생물학전문연구단과 실험동물자원센터에서 비침습적 장내 염증 진단이 가능한 스마트 미생물을 개발했다고 14일 밝혔다. 연구진은 합성생물학 기반의 유전자회로를 개발하고 프로바이오틱스균에 도입했다.

이대희 박사는 "형광 단백질을 염증을 치료할 수 있는 치료제로 대체할 경우 염증과 동시에 치료도 가능한 스마트 미생물 기술도 개발 가능하다"고 말했다.

연구진은 스마트 미생물을 활용해 대장염을 앓는 실험동물 마우스에서 장내 염증 감지 실험을 했다. 그결과, 건강한 마우스 그룹에 비해 염증이 유도된 마우스 그룹에서 질산염 감지 신호에 의한 형광 단백질이 많이 나타났다. 특히, 염증 진행 정도에 따른 대장 내 질산염 농도 증가와 대장 및 분변 샘플에서 분석한 바이오센서 내 형광 단백질 발현 증가 경향이 높은 유사성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

즉 대장 내 염증은 질산염의 생성을 증가시킨다. 이 미생물을 먹으면 대장에서 질산염을 감지하고 형광 단백질을 발현해 대장 및 분변 시료에서의 형광 세기 분석만으로도 대장 내 염증을 진단할 수 있다.

연구진은 질산염을 감지할 수 있는 유전자회로를 개발하기 위해 장내미생물과에 속한 대장균이 산소가 없는 상태에서 호흡시 질산염을 사용하는 점에 주목했다.

대장균이 고유하게 가지고 있는 신호전달계를 사용해 질산염을 감지할 수 있는 조절인자로 활용했다. 감지된 신호를 통해 형광 단백질의 발현을 유도, 질산염의 존재 유무를 형광세기로 시각화해 확인할 수 있는 유전자회로를 개발했다.

이번 연구는 분석화학 분야의 세계적 저널인 '바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스' 8월 20일자 온라인 판에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자