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내성균에 대한 강력한 항생물질이 Streptomyces coelicolor에서 발견되다.
세상에는 무서운 균들이 많습니다. 만약 우리에게 항생제라는 무기가 없었다면 각종 미미생물부터 우리 자신을 보호하기가 쉽지 않았을 것입니다. 1차 세계대전 때는 인간이 총과 포탄에 의해 죽는 숫자 보다 미생물감염으로 죽는 숫자가 많았다고 합니다. 지금도 문명의 손이 닿지 못하는 곳에서는 매년 수 백만명의 사람들이 감염병으로 죽어가고 있습니다. 그런데 예전에도 그랬듯이 이런 감염병들에 대한 치료약이 없지는 않습니다. 다만 공급이 제때 되질 못하고 의료시설, 의사가 없기 때문이죠. 그런데 선진국가에서는 요즘은 사람 들뿐 아니라 가축이나 애완동물들에게도 항생물질을 과다하게 투여하고 있습니다. 그 결과로 점점 행생제-내성 균들이 많아 지고 있습니다. 소위 슈퍼박테리아는 현존하는 어떤 항생물질에 대해서도 내성을 지닌 아주 위험한 존재입니다. 특히 병원이나 양로원을 중심으로 이런 균들이 퍼지고 있다는 것은 문명화된 사회도 잘 못하면 크게 번질 가능성이 있다는 얘기입니다. 슈퍼박테리아로 반코마이신-내성 균을 들 수 있습니다. 반코마이신은 가장 최근에 개발되었고 다른 항생제가 듣지 않을 때 사용하는 최후의 보루라고 할 수 있죠. 그런데 이 항생제에도 내성이 있다는 건 환자를 격리 시키는 것외엔 치료법이 없다는 얘기 입니다. 거의 모든 대형 병원에는 이 반코마이신 내성균에 걸린 환자들은 병동을 격리하여 관리하도록 되어 있습니다. 자칫 잘못 관리하면 병원에 퍼지게 되고 그러면 가뜩이나 허약한 환자들에겐 치명적일 수 밖에 없기 때문입니다.
그래서 인류는 새로운 종류의 항생제를 필요로 하는 시점입니다. 그런데 슬프게도 항생제는 제약회사의 입장에선 투자한 만큼 수익을 낼 수 없는 품목입니다. 병원균에 감염되는 사람들이 대부분 가난한 나라 사람들이고 이들에겐 약을 비싸게 팔 수 없기 때문입니다. 손해 볼 것이 뻔한 일을 제약회사들이 할 이유는 없겠죠. 하지만 이대로 방치하면 언제 어떤 슈퍼균이 나올지 걱정되는 상황입니다. 계속 항생제 개발은 늦어지고 슈퍼박테리아가 정말 많아진다면 선진국이라도 피해가 클텐데 말이죠. 다행히 세계 곳곳에는 돈과 관계없이 인류에게 필요한 분야를 연구하는 학자들이 존재합니다. 지난 코로나사태 때도 mRNA 백신을 잘 개발해 두었던 연구자들이 있었기에 그나마 피해를 그 정도로 줄일 수 있었음을 기억해야 합니다. 예측 가능함에도 당장 돈이 안된다고 투자를 멈추는 것은 미래가 없다는 얘기죠.
항생제 내성(antimicrobial resistance, AMR)은 전세계인의 건강을 위협하는 시급한 문제다. WHO의 최근 발표에 따르면 “이용 가능한 항생제가 너무 적다.”고 하였고, 이는 상업적 수익이 제한적인 이유로 새로운 항생물질 개발을 위한 투자가 늦어지고 있기 때문이라고 한다.
Cyclopentanone의 유도체인 메틸레노마이신(methylenomycin) 계열의 항생물질은 Streptomyces coelicolar A3 박테리아에 의해 만들어진다. 이들은 그람양성 박테리아에 효과적이다.
Journal of the American Chemical Society에 “Discovery of Late Intermediates in Methylenomycin Biosynthesis Active against Drug-Resistant Gram-Positive Bacterial Pathogens.” 라는 제목으로 게재된 논문에 연구자들은 pre-methylenomycin C lactone이라는 methylenomycin A 생산에 중간물질을 새로운 항생물질로 소개하였다.
“Methylenomycin은 사실50여년 전에 발견되었고 여러 차례 합성되기도 했습니다. 하지만 아무도 그 중간 산물의 항생활성을 검사하지는 않았죠.” 라고 Department of Chemistry at the University of Warwick, and Biomedicine Discovery Institute at Monash University의 교수인 Greg Challis박사가 말했다. “생합성 유전자를 결손시켜 그 동안 알려지지 않았던 2 가지 중간산물을 발견했습니다. 둘 다 methylenomycin A보더 훨씬 항생 활성이 강하게 나타났죠.”
그람양성균에 대한 항생 활성을 측정한 결과, pre-methylenomycinC lactone이라는 물질은 최종 항생물질인 methylenomycin A에 비해 약 100배 정도나 강력한 항생활성을 나타냈다.
특히 Staphylococcus aureus와 Streptococcus faecium에 대해 강력한 효과를 보여 주었다. 이들은 methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA, 메티실린 내성 황색포도알균)와 Vancomycin resistance enterococcus (VRE, 반코마이신 내성 장알균)가 속한 종류들이다.
“놀랍게도 methylenomycin A와 pre-methylenomycin C lactone을 만든 박테리아는 지난 50년 동안 항생물질을 만들기 위해 연구되어 온 모델 종, 즉 Streptomyces coelicolor 이다. 이렇게 잘 알려진 종에서 새로운 항생제가 발견됬다는 건 놀라운 일이죠.”라고 University of Warwick의 조교수인 Lona Alkhalaf박사가 말했다. “아마도 S. coelicolor는 pre-methylenomycin C lactone이라는 강력한 항생물질을 만들도록 진화해온 것 같고 시간이 지나면서 이를 박테리아에서 다른 역할을 갖는 methylenomycin A로 전환하도록 진화한 것 같다.”고 했다.
중요한 것은 Enterococcus 박테리아가 반코마이신에 대한 내성이 생기는 조건에서도 이 pre-methylenomycin C lactone에 대한 내성은 생기지 않았다는 것이다. 반코마이신은 항생제 치료의 “마지막 선”이라고 할 수 있다. 따라서 이 발견은 WHO가 고위험 병원균(High Priority Pathogen)으로 지정한 VRE를 치료하는데 긴요하게 쓰일 것이다.
이를 항생제로 개발하는 다음 단계는 전임상 시험일 것이다. 이와 관련하여 연초에 Journal of Organic Chemistry에 발표된 pre-methylenomycin C lactone 합성의 산업화에 관한 논문이 앞으로의 연구에 도움이 될 것이다.
“이런 발견은 항생제 개발의 새로운 패러다임이 될 것입니다.” Challis의 주장이다. “다양한 자연산물의 합성과정에서 생기는 중간산물을 밝히고 시험해 봄으로써 AMR 등에 대항할 믿을 만한 새로운 항생물질들을 찾을 가능성이 있다고 봅니다.”
<위 글은 아래의 기사를 번역한 것입니다.>
Sage open Access 2025, Potent New Antibiotic Against Resistant Bacteria Found in
Streptomyces coelicolor. October 27, 2025
(https://www.sagepub.com/journals/open-access)
<기사에서 다룬 원 논문>
Christophe Corre, et al., 2025, Discovery of Late Intermediates in Methylenomycin Biosynthesis Active against Drug-Resistant Gram-Positive Bacterial Pathogens. Journal of the American Chemical Society 147 (44), 40554-40561