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한강에 '항생제 내성 유전자' 떠다닌다

최종수정 2020.06.08 12:00 기사입력 2020.06.08 12:00

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▲슈퍼박테리아

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[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 한강 물에서 항생제에 내성이 있는 유전자를 발견했다. 이 유전자는 세균에 기생하는 바이러스인 '파지(박테리오 파지)'를 이루는 유전자 중 하나다. 슈퍼박테리아에서 항생제 내성을 보이는 유전자와 같은 기능을 하지만, 새로운 유전자다. 연구진은 항생제 내성 유전자 연구의 지평을 넓힐 계기가 될 것으로 예상했다.


한국연구재단은 조장천 인하대 교수, 문기라 인하대 박사, 이상희 교수(명지대), 차창준 교수(중앙대) 등이 한강에 존재하는 파지에서 항생제 내성의 원인이 되는 유전자를 확보해, '한강 바이롬 베타락탐 분해효소(HRV)' 등으로 명명했다고 8일 밝혔다.

한강 물에 항생제 내성 유전자가 떠다닌다

규 항생제 내성 유전자를 가진 한강 바이러스 유전체 탐색 모식도

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연구팀은 페니실린, 세팔로스포린, 카바페넴과 같은 베타락탐계 항생제에 내성을 보이는 병원성 세균에서 발견되는 항생제 내성 유전자를 한강에서 발견했다. 베타락탐계 항생제는 가장 많이 사용하는 항생제이며, 이중 카바페넴은 병원균 치료의 마지막 보루로 알려진 강한 항생제다.

연구팀은 한강의 6개 지점에서 각 10리터의 표층수를 채취해 세균을 제거한 뒤 바이러스만 농축했다. 이어 핵산 추출을 통해 130만개의 염기서열 조각을 얻었고 이중 25개의 항생제 내성 유전자를 찾아냈다. 이중 4개의 파지 유래 유전자가 실제 유효한 분해효소를 만드는지 대장균에 해당 유전자를 심었다. 이 결과, 이 유전자를 유전체에 실은 대장균이 대조군보다 최대 16배 높은 항생제 내성을 나타내는 것을 확인했다.


연구팀은 이 유전자가 자연 환경에 존재하는 바이러스에서 발견돼, 기능이 입증된 최초의 항생제 내성 유전자라고 밝혔다. 연구팀은 기존 슈퍼박테리아에서 발견되는 베타락탐 분해효소 유전자(항생제 내성 유전자)와 핵심 염기서열은 동일하지만 나머지는 다르다는 점에서, 새로운 유전자라고 판단하고 이름을 지어줬다.

세균으로 전파 여부는 후속 연구

신규 베타락탐 분해효소의 대장균 발현을 통한 최소저해농도 확인한 결과다.

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이번 연구는 자연 환경에서 발견되는 항생제 내성 유전자가 거의 없으며 이마저도 기능이 거의 없다는 연구 결과를 뒤집은 연구다. 다만 이 유전자가 실제로 인간에게 어떤 영향을 미치는지는 향후 과제다.


연구팀 측은 "해당 유전자가 한강 물을 통해 인간의 세포에 점염되는 것은 아니다"라며 "이 유전자가 왜 항생제 내성을 보이는지, 파지를 통해 어떤 형식으로 어떤 세균에 전달되고, 세균 내에서 어떤 작용을 하는지, 세균과 세균 사이에 전파가 되는지 등은 향후 연구할 과제"라고 밝혔다.

이어 "상대적으로 항생제에 노출이 많은 폐·하수처리장, 양식장에서는 더 다양한 종류의 바이러스 유래 항생제 내성 유전자가 존재할 것이라 예측되므로 이번 연구에 활용한 '대용량 바이러스 메타유전체 연구'를 여러 환경에 확대할 계획"이라고 강조했다.


황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr

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