요약: 예루살렘 하수구에서 발견된 세균 바이러스가 근관 치료 후에 감염을 예방할 수 있을까? 의학 연구자들이 박테리오파아지(bacteriophages, 살균 바이러스)라고 불리는 작은 바이러스로 감염시킴으로써, 인간을 감염시키는 해로운 세균에 대해서 형세를 역전시키는 방법을 제안했다. 뜻밖에도, 예루살렘 하수구에서 자란, 이러한 바이러스 하나가 치료 치료 후에 뒤따르는 감염을 예방하는 것을 도울지도 모른다. 

그림. 이것은 20,000~30,000배의 확대로 투과 전자 현미경(transmission electron microscopy)으로 가시화한 박테리오 파아지 EFDG1이다. 몇 개의 파이지들이 여전히 죽은 세균의 잔여물에 결합해 있는 것에 유의해라.

예루살렘 하수도에서 발견되는 세균 바이러스가 근관 치료 후에 감염을 예방할 수 있을까? 매년 약물 내성 감염은 유럽과 미국에서 50,000명 이상, 그리고 전세계적으로 수십 만 명 이상을 죽이고 있다. 영국 수상의 위임을 받은 Review on Antimicrobial Resistance에 따르면, 약물-내성 감염의 늘어나는 문제를 다루는데 실패하면 연간 1000만 건의 사망을 일으키고 2050년까지 비용이 100조 달러까지 들 수 있을 것이다. 

이제, 예루살렘 히브리대(Hebrew University of Jerusalem)의 치과의대의 연구자들이 박테리오파아지라고 불리는 작은 바이러스들로 그것들을 감염시킴으로써, 인간을 감염시키는 해로운 세균에 대한 형세를 역전시키는 방법을 제안했다. 뜻밖에도, 예루살렘의 하수구에서 자란 그러한 바이러스 하나가 치과 치료 이후에 감염을 예방하는 것을 도울지도 모른다. 

단지 수 세기 전에, 항생제들은 경이로운 약으로 여겨졌다. 역설적으로, 그것들이 매우 잘 효과가 있었기 때문에, 그것들은 너무 자주 사용되어서, 약물-내성 균들이 늘어나게 되었다. 이들 치료불가능한 병원균들은 돌연변이를 진화시켜서, 의사들이 그것들과 싸우기 위해서 처방하는 항생제들에 그것들이 내성을 가질 수 있게 했다. 

그러한 병원균 하나는 인간의 소화관에 사는 세균인 Enterococcus faecalis이다. 이 치명적인 병원균은 요로 감염증과 뇌수막염, 근관 치료후 감염과 함께, 심장 내막염(endocarditis, 잠재적으로 치명적인 심장 감염)으로부터 균혈증(bacteremia, 혈류에 있는 해로운 세균)에 이르는 질병들을 일으킨다.

E. faecalis는 매우 오래 가는 종이고 생물막(biofilm)이라고 불리는 끈적끈적한 세균 덩어리로 그룹을 이루고 있을 때에 특히 겨냥하기 어렵다. E. faecalis는 종종 근관 치료와 연관된 끈질긴 감염으로부터 종종 복구되고 감염은 근관의 20~33%에서 집요하게 지속된다. 좌절스러운 감염의 비율은 현재 치료 선택권의 한계를 반영한다. 따라서, 특히 생물막 형태에 있을 때, E. faecalis와 같은 매우 악성인 세균을 표적으로 하는 추가적인 방법들을 개발하는 것이 필수적이다. 

전통적인 항생제들에 대한 하나의 전망있는 대안적 접근법은 박테리오파아지 요법이다. 박테리오파아지, 또는 “파아지(pharges)”는 세균을 감염시키는 바이러스들이다. 파아지는 세균과의 그들의 포식자-사냥감 관계에서 자연적인 균형을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 그것들은 그것들의 세균성 숙주들과 함께 진화해서 매우 효과적인 특이적인 “전문 세균 킬러”가 되었다. 

이제—동료들과 학생들인 Dr. Shunit Glaser, Leron Khalifa, Daniel Gelman, Yair Brosh와 함께 히브리대에 있는 치과학연구소(Institute of Dental Sciences)에 있는 Ronen Hazan와 히브리대-하다사치의대(Hebrew University-Hadassah School Of Dental Medicine)의 Nurit Beyth가 이끈—한 연구팀이 E. faecalis 생물막을 표적으로 하기 위해 파아지 요법을 이용할 방법을 확인했다.

이 연구자들은 예루살렘 하수 처리 시설로부터 얻은 하수구 오수로부터 항-E. faecalis 파아지를 분리했다. EFDG1이라고 이름 붙인 그 파아지는 가장 효과적인 항-E. faecalis 항생제인 반코마이신(vancomycin)에 내성을 가지는, E. faecalis의 V583 종을 감염시킬 수 있다. 연구팀은 액체 배약과 생물막 형태 둘 다에서 E. faecalis 세포들에 대항하는 EFDG1의 효과를 평가했다. 현재 E. faecalis 생물막을 박멸할 효과적인 방법이 없기 때문에, 이 연구자들의 목표는 그것의 가장 단단한 형태인, 생물막에서 E. faecalis를 표적으로 하는 것이었다. 두 경우 모두에서, EFDG1은 거의 완전히 세균 배양을 박멸했다. EFDG1은 그것들의 항생제 내성 프로파일에 상관없이, 다양한 E. faecalis 와 E. faecicum 격리균들에 대항해서 매우 효율적이었다. 더욱이, 이 연구자들은 EFDG1이 시험관과 조직 표본 안에서의 생체 외에서 근관 감염에서 매우 효과가 있다는 것을 보였다. 이들 발견은 EFDG1을 사용하는 파아지 요법이 근관 치료 후에 뒤따르는 E. faecalis 감염을 예방하는데 효과적인 방법이 될지도 모른다는 것을 암시한다.

EFDG1이 인간에서E. faecalis 감염과 싸우는데 사용하기에 안전한지를 알아보기 위해서, 연구자들은 해로운 유전자의 존재에 대해서 EFDG1을 조사했다. 전체 게놈 서열 확인 후에, 전자 현미경을 사용해서 그 파이지를 가시화함으로써, 연구자들은 그것이 Myoviridae 파아지의 Spounavirinae 아과에 속하는 것을 알아냈는데, 이것은 그램 양성균에 대항하는 요법을 위한 다른 전망있는 후보자들을 포함하고 있다. 더 나아가, 그들은 EFDG1 게놈이 겉보기에 해로운 유전자들을 포함하지 않는 것을 알아냈다. 

Ronen Hazan은 “항-균 약물로서 파아지를 이용하는 아이디어는 새롭지 않다. 파아지 요법은 20세기 초에 처음 제안되었지만, 그때에는 화학적 항생제들의 놀라운 성공을 포함하여, 다양한 이유로 버려졌다. 이제 우리는 합성 항생제의 한계와 항생제-내성 세균종의 출현의 새로운 시대의 직전에 서 있다. 따라서, 세균에 대항하는 싸움에서 자연이 제공하는 것을 다시 살펴볼 때이다. 이 연구가 보여주듯이, 박테리오파아지는 많이 필요한 새로운 항균제의 개발에서 효과적인 도구가 될지도 모른다”고 말했다.

이 연구는 저널 Applied and Environmental Microbiology 에 “Targeting Enterococcus faecalis biofilm using phage therapy”라는 제목으로 2015년 4월호에 나올 것이다. 이 연구는 히브리대/Yissum 의 스타트업 보조금의 지원을 받았다. 

출처 http://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150218092141.htm