조장천 인하 대 생명 과학 과 교수 와 문기 라 박사 , 이상희 명 지대 교수 , 차창 준 중앙 대 시스템 생명 공학 과 교수 공동 연구 팀 은 한강 에 존재 하 는 바이러스 에서 페니실린 과 같 은 ' 베타 락탐 ' 계 항생제 내성 을 일으키 는 유전자 를 찾아냈 다 . 한국연구재단 제공 한강 에서 세균 을 감염 시켜 항생제 내성 을 전달 할 수 있 는 바이러스 의 존재 가 처음 확인 됐 다 . 페니실린 과 같 은 베타 락탐 항생제 에 최대 16 배 저항성 을 가지 는 유전자 를 전달 할 수 있 는 바이러스 로 강물 과 같 은 환경 에서 이러 한 바이러스 가 발견 된 것 은 처음 이 다 . 한강 에서 최초 로 발견 됐 지만 전 세계 곳곳 에서 도 비슷 한 바이러스 가 발견 됐 다 . 환경 에 존재 하 는 바이러스 도 항생제 내성 전파 의 매개체 가 될 수 있 다는 연구 결과 로 향후 지속 적 인 관찰 이 필요 할 것 으로 보인다 . 조장천 인하 대 생명 과학 과 교수 와 문기 라 박사 , 이상희 명 지대 생명 과학 정보 학부 교수 , 차창 준 중앙 대 시스템 생명 공학 과 교수 공동 연구 팀 은 한강 에 존재 하 는 바이러스 에서 항생제 내성 원인 유전자 를 찾아내 ‘ 한강 바이롬 베타 락탐 분해 효소 ( HRV ) ’ 등 으로 이름 지 었 다고 8 일 밝혔 다 . 페니실린 이 1928 년 발견 된 이후 항생제 는 현재 까지 도 감염 성 세균 질환 의 주요 치료제 로 쓰이 고 있 다 . 하지만 최근 에 는 오 남용 으로 항생제 에 내성 을 가진 세균 이 계속 해 출연 하 는 것 이 문제 가 되 고 있 다 . 새로운 항생제 들 이 개발 되 고 있 지만 여러 항생제 에 내성 을 갖 는 슈퍼 박테리아 가 등장 하 며 항생제 를 위협 하 고 있 다 . 항생제 중 가장 대중 적 인 페니실린 과 세팔로스포린 , 카 파베 넴 과 같 은 베타 락탐 계 항생제 는 노출 된 적 없 는 세균 에서 도 베타 락탐 분해 효소 를 방출 하 는 내성 을 가진 경우 가 발견 되 기 도 한다 . 이 같 은 일 은 세균 이 바이러스 에 감염 되 며 일어난다 . 세균 을 숙주 로 삼 아 기생 하 는 바이러스 인 ‘ 파지 ’ 가 세균 에 내성 을 부여 하 는 것 이 다 . 파지 는 세균 에 감염 해 숙주 세균 의 유전자 를 얻 어 다른 세균 에게 전달 하 는데 이 과정 에서 내성 유전자 를 전달 하 기 도 한다 . 연구 팀 은 한강 수계 6 곳 의 물 을 채취 해 바이러스 만 추출 한 후 유전자 를 분석 했 다 . 강원 화천군 구만 교 ( 소양호 , N 1 ) , 경기 가평군 대성리 ( N 3 ) , 경기 양평군 팔당대교 ( H 1 ) , 서울 한남대교 ( H 4 ) , 행주대교 ( H 6 ) , 경기 고양 김포대교 ( H 7 ) 등 6 곳 의 물 을 채취 했 다 . 미생물 논문 캡처 연구 팀 은 파지 감염 을 통해 전파 되 는 내성 유전자 를 추적 하 기 위해 한강 상류 에서 하류 에 이르 는 6 개 지점 에서 표면 물 을 10 L 씩 뜬 다음 세균 은 제거 하 고 바이러스 만 농축 했 다 . 강원 화천군 구만 교 ( 소양호 ) , 경기 가평군 대성리 , 경기 양평군 팔당대교 , 서울 한남대교 , 행주대교 , 경기 고양 김포대교 등 6 곳 의 물 을 채취 했 다 . 6 곳 에서 뜬 물 에서 핵산 을 추출 해 130 만 개 의 유전자 조각 을 얻 었 다 . 연구 팀 은 유전자 를 모두 모아 분석 하 는 ‘ 바이러스 메타 유전체 ( 바이롬 ) ’ 분석법 을 이용 해 항생제 내성 을 가진 유전자 25 개 를 찾아냈 다 . 이 들 유전자 는 베타 락탐 , 폴리 믹 신 , 반 코마 이 신 등 의 항생제 에 내성 을 갖 는 특성 을 보인다 . 이 중 4 개 유전자 는 베타 락탐 에 내성 을 갖 는 분해 효소 를 만드 는 유전자 였 다 . 유전자 염기 서열 을 분석 한 결과 효소 의 활성 화 자리 가 잘 보존 됐 다 . 지금 까지 알려진 다른 베타 락탐 분해 효소 유전자 와 도 연관 이 적 었 다 . 이 유전자 를 대장균 에 넣 어 항생제 내성 을 실험 했 더니 페니실린 과 같 은 베타 락탐 계 항생제 에 대해 16 배 강한 내성 을 보이 는 것 으로 나타났 다 . 유전자 는 카 파베 넴 계 항생제 에 도 저항성 을 보이 는 광범위 내성 능력 도 있 었 다 . 환경 에서 채취 한 바이러스 에서 항생제 내성 유전자 가 발견 된 적 은 있 으나 실제 베타 락탐 분해 활성 능력 을 가진 유전자 가 발견 된 것 은 처음 이 다 . 연구 팀 은 유전자 가 만들 어 내 는 생산물 인 베타 락탐 효소 에 대해 각각 ‘ 한강 바이롬 베타 락탐 분해 효소 - 1 ( HRV - 1 ) ’ 과 ‘ 한강 바이롬 메틸 로 베타 락탐 분해 효소 - 1 ’ 이라고 이름 붙였 다 . 연구 팀 이 발견 한 유전자 가 만드 는 ' 한강 바이롬 베타 락탐 분해 효소 - 1 ( HRV - 1 ) ' 과 ‘ 한강 바이롬 메틸 로 베타 락탐 분해 효소 - 1 ’ 의 항생제 내성 정도 를 분석 했 다 . 한국연구재단 제공 한 강의 세균 이 이미 이 파지 에 의해 내성 을 가졌 을 가능 성 이 있 는 것 으로 나타났 다 . 한강 에서 얻 은 세균 의 유전체 를 분석 한 결과 에서 도 HRV - 1 과 HRVM - 1 유전자 가 발견 됐 다 . 파지 의 유전자 가 실제 병원 성 세균 에 전달 될 수 있 을지 는 더 연구 가 필요 한 상황 이 다 . 연구 팀 은 " 항생제 내성 유전자 를 가진 파지 가 생태 계 내 에서 활발 하 게 숙주 세균 을 감염 하 고 있 음 을 나타낸다 " 고 말 했 다 . 한강 의 세균 이 항생제 에 내성 유전자 를 갖 고 있 다는 연구 결과 는 이전 에 도 보 고 됐 다 . 이번 연구 에 참여 한 차 교수 는 지난해 4 월 열린 ‘ 한국 미생물 학회 창립 60 주년 기념 국제 학술 대회 ’ 에서 한강 수계 세균 에서 최소 300 종 이상 의 항생제 내성 유전자 가 발견 됐 다는 연구 결과 를 발표 했 다 . 그 결과 15 종 유전자 가 모든 샘플 에서 공통 적 으로 나오 는 등 한강 곳곳 에 이미 항생제 내성 이 퍼져 있 는 것 으로 나타났 다 . 강 상류 보다 는 사람 이 많이 사 는 하류 에서 유전자 종이 더욱 많 아 사람 의 영향 이 큰 것 으로 분석 됐 다 . 연구 팀 은 이번 에 도 인간 의 영향 을 살펴보 기 위해 한강 상류 와 하류 등 다양 한 곳 의 물 을 채집 해 분석 했 다 . 하지만 한강 상류 와 하류 에서 채집 된 파지 사이 에 는 별다른 유전자 차이 는 나타나 지 않 았 다 . 조 교수 는 " 세균 에서 는 상류 와 하류 의 내성 정도 에 차이 가 있 었 기 때문 에 파지 에서 도 이 를 비교 해 보 려 했으나 결과 에서 는 큰 차이 는 없 었 다 " 고 말 했 다 . 이번 파지 유전자 는 한국 뿐 아니 라 미국 과 싱가포르 등 세계 곳곳 에서 도 나타났 다 . 세균 뿐 아니 라 바이러스 에 대한 지속 적 인 관찰 이 필요 하 다는 지적 에 힘 이 더 실릴 것 으로 보인다 . 연구 팀 이 지금 까지 발표 된 전 세계 바이롬 연구 결과 를 분석 한 결과 미국 컬럼비아강 에서 얻 은 파지 에서 도 HRV - 1 과 유사 한 유전자 가 발견 됐 고 , 싱가포르 에서 도 HRVM - 1 과 비슷 한 유전자 가 발견 됐 다 . 연구 팀 은 “ 파지 유래 항생제 내성 유전자 가 존재 하 고 전파 가능 성 을 배제 할 수 없 다 ” 며 “ 항생제 내성 유전자 이동 을 추적 하 기 위해 파지 유전체 에 대해 모니터링 할 필요 가 있 다 ” 고 말 했 다 . 연구 결과 는 이달 1 일 국제 학술지 ‘ 미생물 ’ 에 발표 됐 다 . [ 조승 한 기자 shinjsh @ donga . com ] ▶ 동아 사이언스 비디오 구독 하 기 ▶ 네이버 에서 동아 사이언스 구독 하 기 ▶ 동아 사이언스 에 가 서 뉴스 더 보 기 ⓒ 동아 사이언스 콘텐츠 무단 전재 및 재 배포 금지