인류, ‘내성균과의 전쟁’에서 승리할까? 빛에 반응하는 항생제 주목 [고든 정의 테크+]

백신과 항생제는 인류의 평균 수명을 획기적으로 늘리는 데 큰 공헌을 했다. 20세기 초반만 해도 대부분 사망 원인은 젊은 나이에도 걸릴 수 있는 각종 감염병이었다. 그러나 20세기 후반에는 노인에서 많이 생기는 심혈관 질환이나 암 같은 만성 질환으로 바뀌었다. 이것 역시 백신과 항생제 덕분에 젊은이들의 사망률이 극적으로 줄어든 덕분이다.

그런데 항생제가 위기를 맞고 있다. 내성을 지닌 세균이 점점 늘어나는데, 새로운 항생제 개발은 갈수록 어려워져서다. 항생제 남용과 항생제 환경 유출 때문에 내성균이 더욱 확산하는 추세다.

이 문제를 극복하고자 과학자들은 새로운 항생제를 개발하는 한편 항생제의 작용 범위를 좁혀 효과는 높이고 부작용은 줄이는 방법을 연구하고 있다. 네덜란드의 흐로닝언 대학의 빅토르 지만스키 교수 연구팀은 특정 파장의 빛을 쬐면 활성화되는 ‘광활성 항생제’를 대안으로 생각하고 연구를 진행했다.

우리 몸에 생기는 감염은 대부분 국소 부위나 조직에 생기는 감염이다. 따라서 알약으로 먹거나 주사제로 투여받은 항생제 대부분은 세균에 도달하지 못하고 몸속을 돌아다니면서 부작용만 유발한다.

그리고 투여받은 항생제의 상당량은 소변과 대변을 통해 환경으로 유입된다. 하수처리 시설도 항생제 같은 약물은 분해하지 못한다. 결국 물과 토양의 일반 세균도 항생제 내성을 지니게 된다.

연구팀은 흔히 사용되는 항생제인 페니실린에 특정 파장의 빛을 받으면 분해되는 PPG (Photocleavable Protecting Groups)를 붙여 페니실린-PPG를 개발했다. 페니실린-PPG는 경구, 주사, 국소 투여로는 작용이 없지만, 특정 파장의 녹색광에 반응해 PPG가 떨어지면 그때부터 항생제가 활성화된다. 따라서 피부나 상처 감염 부위에서만 항생제가 작용할 수 있게 조절이 가능하다. 몸 깊숙한 곳이라면 내시경 등이 활성화에 사용될 수 있다.

연구팀은 동물 및 인체 실험에 앞서 배양 접시 위 대장균을 가지고 페니실린-PPG가 작동하는지 검증했다. 배양 접시 일부만 가린 상태에서 녹색광을 비춘 결과 예상대로 가린 부분에서만 대장균이 생존했다.

연구팀은 PPG가 다른 항생제에도 사용될 수 있을 것으로 보고 연구를 진행 중이다. 항생제의 인체 부작용과 환경 오염을 최소화한 광활성 항생제가 등장할 수 있을지 주목된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com