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2011. 1. 19. 06:30 대덕밸리과학소식/KAIST

이상엽 교수

KAIST 이상엽 교수팀이 한국생명공학연구원 및 화학연구원, 전남대 이준행 교수팀 등과 공동연구를 통해 항생제에 내성을 가지는 병원균 퇴치를 가능케하는 신약 발굴 방법론을 개발했습니다.


이 교수팀은 병원균이 항생제 오남용으로 인해 치유가 쉽지 않은 점을 감안해 내성 병원균의 가상세포를 만들고, 이에 대한 특성을 분석해 제어하는 방법으로 효과를 입증했습니다.

이번 연구의 대상은 오염된 어패류에 의해 감염되는 패혈증의 병원균인 비브리오 불니피쿠스(Vibrio vulnificus; 비브리오균) 중 내성균 2개로, 이에 대한 게놈정보와 생물정보를 토대로 가상세포를 구축했습니다.

이준행 교수

이 같은 가상세포가 생존하기 위해 필요한 화학물질은 193개로 분석됐으며, 이 중 결정적 역할을 수행하는 5개의 화학물질을 추출, 이에 관여하는 유전자를 제거함으로써 내성 비브리오균의 성장이 억제되는 효과를 증명했습니다.


이에 따라 시스템생물학 기법에 근거한 신약발굴 방법론은 다른 내성 병원균은 물론 다양한 인간 질병에도 적용할 수 있는 토대를 마련했습니다.

이번 연구결과는 세계적 권위의 전문지인 네이쳐 자매지 분자시스템생물학지(Molecular Systems Biology) 1월 18일자에 논문으로 게재됐습니다.

○ 병원균의 기본적인 특성을 파악한다. 그 후 게놈 정보와 여러 데이터베이스에 산재해 있는 생물정보, 문헌 및 추가적인 실험을 통하여 병원성 미생물의 가상세포를 구축한다. 

○ 가상세포에 필수적으로 필요한 화학물질을 분석 적용하여 약물 표적을 체계적으로 예측하며, 이로부터 나온 약물 표적은 실제 실험을 통하여 검증한다.

○ 마지막으로는 최종적으로 선택된 필수 화학물질의 구조정보를 이용하여 화합물 라이브러리로부터 일부 화합물만을 선별한 후, 후보 항생제를 발굴한다. 



 용  어  설  명

게놈 (genome)
: 한 생명체가 가지고 있는 개개의 유전형질을 발현시키는 원인이 되는 인자 즉 유전자를 일컬으며 이러한 유전자 정보의 전체인 유전체라고도 불린다. 또한 게놈에 대한 연구를 수행하는 학문을 유전체학(genomics)이라고 한다.

시스템생물학(Systems Biology)
: 생명현상을 복합체로 규정하고 생물학뿐 만아니라 전산학, 수학, 물리학, 화학 등의 제반원리를 사용하여 분석하고 모사 발명하는 것을 목표로 하는 학문이다.

가상세포
: 한 생명체 내의 게놈에 있는 모든 유전자 정보를 수집하여, 이로부터 생성되는 단백질과 생화학 반응식의 정보를 컴퓨터에 기입하여 실제 생명체의 행동을 모사할 수 있는 수학적 모델을 가리킨다. 가상세포를 이용하여 다양한 조건에서 빠른 시간 안에 특정 생명체의 행동을 모사하는 것이 가능하다.

약물 표적
: 특정 병을 일으키는 병원균의 성장에 중요한 역할을 하는 생화학 물질을 일컬으며, 흔히 단백질 효소가 약물 표적으로서 작용한다. 신약 개발은 이들 약물 표적의 기능을 효과적으로 억제할 수 있는 화합물을 개발하는 것을 말한다.

posted by 글쓴이 과학이야기

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  1. 가상세포 구축이라는 그런 실험도 가능하겠군요.
    그나저나 이상엽교수님 사진은 요즘 사진인가요?
    신문에서 젊은시절 사진만 본듯한데...
    중후해지신것 같네요. ^^

  2. 맞습니다 관심갖고 찾아주셔서 고맙습니다 ^^

허약하게 태어난 돼지를 허약자돈, 일명 왜소돈이라고 합니다.

일반적으로 허약자돈은 돼지서코바이러스질병'(PCVAD;Prince Circovirus Associated Disease)등 감염성 질환으로 어린 기간 중 폐사율이 높습니다.

돼지서코바이러스는 허약자돈의 폐사율을 높이는 대표적인 바이러스 질환으로, 돼지 사육 농가는 폐사율을 줄이기 위해 항생제와 성장촉진제 투여 등 다양한 방법으로 대응하고 있는 실정입니다.

돼지는 보통 한 번에 15마리 내외의 새끼를 낳는데, 이 가운데 항생제 처방을 하지 않을 경우 평균 폐사율이 20~30%에 달합니다.
 
그러나 정부는 돼지 사료에 대한 항생제 사용으로 인간의 항생제 내성 축적 피해를 줄이기 위해 올 하반기부터 배합 사료 내 항생제 첨가를 전면 금지시키는 법안을 마련할 예정입니다.

국내 돼지 사료첨가제 시장 규모는 2008년 4200억원에서 2009년에는 4700억원으로 급격하게 증가하고 있으며, 사료첨가제 시장에서 항생제 대체물질 및 친환경 천연물 유래 항균, 항바이러스 제제 시장이 주목 받고 있는 실정입니다.


이런 가운데 한의학연구원이 허약자돈의 생존율을 크게 향상시키는데 효과가 있는 한약제제 기반의 사료첨가제를 개발했습니다. 

한국한의학연구원(KIOM) 신 한방제제연구센터 마진열 박사팀은 이유기의 허약자돈을 대상으로 'KIOM-C'를 1%희석시켜 투여해 본 결과 체중 증가율 및 활동성이 크게 향상됨을 밝혔습니다.

KIOM-C는 지난해 한의학연이 동물시험을 통해 신종플루 바이러스 증식을 억제하는데 효능이 있는 것으로 확인하고 특허 출원한 한약제제입니다.

연구팀은 음성대조군(허약자돈 KIOM-C 비투여)과 양성대조군(건강한 자돈, 비투여), 실험군(허약자돈,KIOM-C 음수 투여, 투여 비율 1% 희석)등 3개 군에 대해 각 10마리 씩 시험을 실시하고, 투여 4주 후 각각의 증체율을 비교했습니다.

시험 결과 음성대조군은 85%의 증체율(2마리 폐사 제외)을 기록했습니다.

그러나 KIOM-C를 투여한 허약자돈 실험군에서는 한 마리의 폐사율도 나타나지 않았고, 건강한 양성대조군에 비해 평균 97% 수준에 달하는 평균 체증 증가율을 보였습니다.

한국한의학연구원은 기존 KIOM-C와는 별도로 천궁, 방풍, 당귀, 대황, 길경 등이 포함되어 있는 사료첨가제용 'KIOM-C'를 특허출원했으며, 최근 이를  바이오 기업인 (주)비타바이오에 기술 이전했습니다.
 
※특허 : '음수 및 사료첨가용 조성물'_기술분야 / 서코바이러스 감염에 의해 초래되는 다양한 임상증상 개선 / 출원번호 10-2010-0093902.

posted by 글쓴이 과학이야기

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슈퍼박테리아의 항생제 내성을 유발하는 세포막 단백질을 국내 연구진이 밝혀냈습니다.

이에 따라 슈퍼박테리아 ‘아시니토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii)’를 제거할 수 있는 새로운 치료제 개발의 기반이 확보됐습니다.

‘아시니토박터 바우마니’는 대표적인 병원성 감염균의 하나로, 면역체계가 약해진 환자나 중증 화상환자를 사망에 이르게 하는 주요 사망 원인균입니다.

아시니토박터 바우마니



특히 ‘아시니토박터 바우마니’는 최근 관련 연구자 사이에서 항생제 내성이 급격히 증가한 것으로 보고됨에 따라 기존 세균감염 치료에 사용하는 모든 항생제로도 치료하지 못하는 슈퍼박테리아 중 하나로 급부상하는 중입니다.

‘아시니토박터 바우마니’는 다른 균으로부터 각종 유전자를 획득해, 치료제로 많이 사용되는 카바페넴 등의 항생제에 대해 내성을 가진다고 합니다.
또 이 외에도 여러 세포막 단백질의 발현과 조절을 통해 병원성 및 항생제 내성을 가지고 있는 것으로 알려지고 있는데요.

박테리아의 항생제 내성에 대해 인간은 보다 강력한 항생제를 개발하는 것으로 대처함에 따라 결국 어떠한 항생제로도 치료하지 못하는 슈퍼박테리아의 출현으로 이어진 것입니다.

한국기초과학지원연구원 생명과학연구부 김승일 박사팀과 경북대 의대 이제철 박사 연구팀은 새로운 슈퍼박테리아로 급부상중인 ‘아시니토박터 바우마니’의 항생제 내성을 일으키는 세포막 단백질을 발굴하고 그 기능을 규명했습니다.

한국기초과학지원연구원생명과학연구부 김승일 박사

경북대 의대 이제철 교수














이에 따라 현재 발표된 대부분의 항생제로도 치료가 불가능한 것으로 알려진 ‘아시니토박터 바우마니’의 치료제를 개발할 수 있는 토대를 마련했는데요.

연구팀은 국내 주요 병원 입원 환자로부터 항생제 내성이 있는 ‘아시니토박터 바우마니’를 추출 한 뒤, 이 균의 세포벽과 세포막에 존재하는 다양한 막단백질의 특성을 단백질체학 기법을 통해 분석했습니다.

단백질체 분석법을 통해 발굴된 세포막 단백질



이번 연구결과는 슈퍼박테리아의 항생제 내성기전의 규명과 슈퍼박테리아를 제거할 수 있는 새로운 치료제 개발에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대받고 있습니다.

posted by 글쓴이 과학이야기

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