천연화합물의 상징 '방선균'…新 항생제 길 연다

내성균 퇴치를 위한 새로운 항생제 제조에 방선균 활용

▲방성균을 활용한 항생제 개발이 진행된다.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자] 갈수록 약에 대한 병원균의 내성이 강력해지고 있다. 인류는 더 강한 약을 만들고 병균은 더 강해지고 있는 악순환이 벌어지고 있다. 이런 가운데 우리나라와 덴마크 국제공동연구팀이 항생제 생산을 위한 방선균의 시스템 대사공학 방안을 제시해 관심을 모으고 있다.

항생제는 항암제 등 장기복용이 필요한 약과 달리 단기간 사용하기 때문에 투자 대비 수익이 적다. 글로벌 제약회사들은 2000년대 들어 항생제 사업을 중단한 바 있다. 돈이 안 된다는 거다. 항생제는 가장 기본적 의약품이다. 항생제 내성균의 출현에 따라 각국 정부와 보건기구는 최근 몇 년 동안 글로벌 제약회사들이 항생제 내성균 퇴치를 위한 새로운 항생제 제조에 투자를 시작하는 한편 학계에서는 새로운 기술적 접근을 모색했다.

한-덴마크 공동연구팀은 이런 세계적 보건 노력의 일환으로 기존의 대장균이나 효모 등의 미생물에만 적용하던 '시스템 대사공학'을 방선균에 적용해 방선균으로부터 새로운 항생제를 발굴과 대량생산하는 방안을 발표했다. 시스템 대사공학은 대장균(Escherichia coli)이나 효모(Saccharomyces cerevisiae) 등 생물학적으로 잘 알려진 미생물을 체계적으로 조작해 원하는 다양한 화합물을 대량생산하는 것을 목표로 하는 응용기술을 말한다.

방선균 시스템 대사공학의 목표인 '새로운 항생제를 생합성하는 유전자 클러스터를 발굴하고 이들을 지속적으로 발현'시키기 위해 필요한 다양한 화학과 분자기술학 기술들을 평가하고 일련의 논리 모식도를 제시한 것이다. 연구팀은 방선균의 유전체 특성이 비교적 복잡하기 때문에 시스템 대사공학을 방선균에 적용했을 때 추가적 고려사항들이 존재한다는 점을 추가로 설명했다.

한편 방선균은 토양, 하천 등에 서식하는 미생물로 성장했을 때 곰팡이의 균사처럼 실 모양을 형성한다. 방선균은 원핵생물로서 그람-양성균에 속한다. 방선균은 항생제 등 의학적으로 유용한 다양한 화합물을 생합성하는 기능으로 생물학계에서 오랜 주목을 받아 왔다.

70년 이상의 오랜 기간 동안 방선균은 천연 활성 화합물의 중요한 원천이었다. 지금껏 알려진 1만8000여 개 이상의 천연 화합물들 중 약 1만개는 방선균의 일종인 Streptomyces 균에서 유래한 것이다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 강성모) 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀과 덴마크 공과대학(DTU)의 노보 노르디스크 센터(Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability) 공동연구 팀은 방선균으로부터 항생제를 효과적으로 생산하기 위한 방선균 시스템 대사공학 방안을 '트렌드 인 바이오테크놀로지 紙(Trends in Biotechnology)’에 2014년 12월 22일자 온라인판(논문명: Metabolic engineering of antibiotic factories: new tools for antibiotic production in actinomycetes)으로 발표했다.

이상엽 특훈교수는 "이번에 체계적으로 전략을 제시하게 된 국제공동연구는 의학적으로 유용한 화합물들의 주요 원천인 방선균을 체계적으로 활용하기 위한 초석으로 볼 수 있다"며 "최근에 글로벌 제약회사와 각국 정부 부처에서 새로운 항생제 개발의 중요성을 연일 언급하고 있는데 시스템 대사공학 기법에 근거한 방선균의 항생제 개발은 세계 의학 분야 흐름에 큰 영향을 끼칠 것"이라고 내다봤다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr