선문대학교 제약공학과 송재경 교수 연구팀은 결핵균과 폐렴균 치료에 사용돼온 항생제의 생합성 과정을 세계 최초로 밝혀냈다. 내성 없는 차세대 결핵균 치료제 개발에 새 지평을 열게 된 것이다.

“지난 50년 동안 아무도 풀지 못한 항생제 내성에 대한 문제를 풀게 되어 기쁘다. 내성 없는 항생제 개발에 새로운 지평이 열렸다.”

선문대학교 제약공학과 송재경(52) 교수 연구팀은 결핵균과 폐렴균 치료에 사용돼온 항생제의 생합성 과정을 세계 최초로 밝혀냈다. 내성 없는 차세대 결핵균 치료제 개발에 새 지평을 열게 된 것이다.

송 교수팀의 연구성과로 학계에서는 그동안 베일에 쌓여있던 항생제 카나마이신의 생합성 과정이 국내 연구진에 의해 규명됨으로써 내성없는 차세대 항생제 개발에 새로운 길이 열렸다는 평가가 나오고 있다.

카나마이신은 최초의 결핵치료제인 스트렙토마이신과 같은 계열의 항생제로, 지난 50년 이상 결핵균과 폐렴균 등의 치료에 사용돼 왔다. 그러나 카나마이신을 생산하는 토양미생물인 방선균, 스트렙토마이세스 카나마이세티쿠스 등은 유전자 조작이 거의 불가능해 카나마이신의 생합성 경로 규명은 그동안 세계 과학자들에게 풀리지 않는 숙제였다.

송재경 교수 연구팀은 ‘이종숙주 발현’ 기술을 이용해 대표적인 결핵균 항생제 원료인 카나마이신의 합성 과정을 반세기 만에 처음으로 규명했다고 설명했다. 이종숙주 발현은 유전자 조작이 어려운 균주의 생합성 유전자를 보다 조작하기 쉽고 생산성이 뛰어난 균주에 옮겨 발현하는 방법을 말한다.

연구진은 이 원리를 응용해 카나마이신을 비롯한 아미노글리코사이드(Aminoglycosides) 계열 항생제의 내성균을 효과적으로 공격하는 새로운 항생물질까지 개발했다.

연구진에 따르면 항생제로 사용되는 최종 카나마이신은 또 다른 종류의 카나마이신 합성 과정을 거쳐 생성되는 게 아니라 새로운 ‘카나마이신X’와 여러 중간체(화학물질)를 통해 생성된다는 것이다.

송 교수는 “다른 아미노글리코사이드 계열 항생제인 ‘부티로신’으로부터 ‘AHBA’라는 화학물질을 합성하는 유전자들을 꺼내 ‘스트렙토마이세스 베네수엘라’ 균 속에 추가한 결과 새로운 화학구조의 항생물질을 얻을 수 있었다”며 “이 물질은 기존 카나마이신과 아미카신 항생제에 내성을 가진 균들을 죽이는 데 매우 효과적이었다”고 설명했다.

이번 연구는 선문대 송재경 교수와 이화여대 윤여준 교수 연구팀이 주도하고 박제원 선문대 교수와 박성렬 이화여대 박사 등이 참여했다. 이들의 연구성과는 10월9일자 ‘네이처 케미컬 바이올로지’지에 게재됐다.