슈퍼박테리아 방패 '바이오필름' 무력화 치료 플랫폼 개발

슈퍼박테리아를 표적하는 유전자 치료제의 작동 원리 모식도(KAIST 제공) /뉴스1

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 정현정 교수 연구팀이 미국 일리노이대 공현준 교수팀과의 공동연구를 통해 포도상구균이 형성한 세균성 바이오필름을 효과적으로 제거하는 미세방울 기반 나노-유전자 전달 플랫폼(BTN‑MB)를 개발했다고 29일 밝혔다.

병원 내 감염의 주요 원인 중 하나로 알려진 슈퍼박테리아 '메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)'은 기존 항생제에 대한 높은 내성과 강력한 미생물막인 바이오필름을 형성해 외부 치료제를 차단한다.

연구팀은 포도상구균의 주요 유전자를 동시에 억제하는 짧은 DNA 조각을 설계하고 이를 균내로 효과적으로 전달하는 나노입자를 고안했다. 여기에 미세방울을 더해 미생물막의 투과성을 높여 세균 증식과 내성 획득을 원천 차단하는 이중 타격 전략을 구현했다.

이 치료 시스템은 두 단계로 작동한다.

미세방울이 포도상구균이 형성한 세균성 생체막내 압력 변화로 나노입자의 침투를 가능하게 만든다. 이어 나노입자가 세균 내부로 침투해 유전자 억제제를 정확하게 전달한다. 이를 통해 포도상구균의 유전자 조절을 일으켜 생체막 재형성, 세포 증식, 항생제 내성 발현이 동시에 차단된다.

포도상구균에 감염된 실험용 쥐 등을 이용한 실험 결과, BTN-MB 치료군은 생체막 두께가 크게 감소했고 세균 수와 염증 반응도 크게 줄어드는 치료 효과를 확인했다.

정 교수는 "이번 연구는 기존 항생제로는 해결할 수 없는 슈퍼박테리아 감염에 대해 새로운 치료 해법을 제시한 것"이라며 "향후 전신 적용 및 다양한 감염 질환으로의 확장을 목표로 연구를 지속할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼스'에 온라인 게재됐다.