초록 ▼

본 연구는 2014년 11월부터 “호흡기 점액층에서 녹농균 감염기작의 이해”라는 과제명으로 병원성 세균으로 중요성이 한층 더 증대되고 있는 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 성공적인 호흡기 감염 기작을 통합적으로 이해하는 것을 최종 목표로 하여 수행되어졌음. 본 연구진은 실제 환자의 호흡기를 대변할 수 있는 인체 점막 상피세포를 일차배양 (primary culture)하여 얻은 점액 분비물질인 airway mucus secretion(AMS)를 이용하여 실험을 수행하였음.

1차년도 : 본 연구진은 인체

본 연구는 2014년 11월부터 “호흡기 점액층에서 녹농균 감염기작의 이해”라는 과제명으로 병원성 세균으로 중요성이 한층 더 증대되고 있는 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 성공적인 호흡기 감염 기작을 통합적으로 이해하는 것을 최종 목표로 하여 수행되어졌음. 본 연구진은 실제 환자의 호흡기를 대변할 수 있는 인체 점막 상피세포를 일차배양 (primary culture)하여 얻은 점액 분비물질인 airway mucus secretion(AMS)를 이용하여 실험을 수행하였음.

1차년도 : 본 연구진은 인체 유래의 AMS에서 다른 병원성 균들과 다르게 녹농균은 AMS에서 잘 생존하고 마이크로어레이를 통해 AMS에서 발현이 크게 증가하는 유전자를 확인하였으며 그 중에서 AMS에서 생존능력이 감소하는 녹농균 뮤턴트 PA4834 균주를 제작하고 확보하였음.

2차년도 : PA4834균주는 Fe를 첨가하였을 때 AMS에서의 생존력이 회복되는 것을 확인하였으며 siderophore activity를 확인하여 본 결과 녹농균은 다른 다양한 균들에 비해 높은 siderophore activity를 나타낸 반면 PA4834균주는 급격한 siderophore activity의 상실을 나타냄. 이것으로부터 PA4834 유전자는 AMS내에서 iron의 획득 및 성장을 위해 필수적인 유전자임을 확인함. 녹농균은 기존에 잘 알려진 iron 획득을 위한 siderophore(pyocheline, pyoverdine)를 보유하고 있으며 이들 siderophore에 대한 뮤턴트를 제작하여 AMS에서 배양하여 본 결과 이들 뮤턴트들의 성장은 PA4834와는 다르게 AMS에서 성장이 억제되어지지 않았음. 따라서 PA4834가 인체에서 실제적으로 더 중요한 iron 획득을 위한 역할을 하고 있음을 증명함. 뿐만 아니라 마우스를 이용한 in vivo 실험을 통해서 PA4834 균주의 병원성이 감소함을 CFU 및 조직검사를 통해 확인하였음. 이들 실험결과를 정리하여 scientific reports (IF : 5.228)에 발표하였음.

3차년도 : 본 연구의 주재료인 AMS의 주요 항균물질을 분석한 논문을 참조하였을 때 AMS는 다양한 항균물질을 포함하고 있으며 그 중에서 그람양성 균에 특이적으로 작용하는 lysozyme이 500ug/ml의 높은 농도로 포함되어 있음을 확인하였음. 녹농균에 대해 transposon mutagenesis를 수행하여 AMS에 많이 존재하는 lysozyme에 민감해지는 녹농균의 유전자를 탐색하여 PA3800(bamB : outer membrane assembly protein), PA5174(fabY : fatty acid synthesis enzyme) 두 가지 유전자를 스크리닝하고 SEM을 통해 lysozyme 처리시 균들의 형태가 영향을 받음을 시각적으로 확인하였으며 membrane integrity assays를 통해 membrane에 변화가 있음을 확인하였음. 이들 뮤턴트들은 AMS에서 성장이 억제되었을 뿐만 아니라 다양한 항생제에 대해 민감성을 나타내었으며 특히 PA3800의 경우에 그람양성균에 특이적인 vancomycin과 β-lactam계 항생제에 특히 민감성을 나타내었음. 예쁜 꼬마선충과 마우스를 이용한 in vivo 실험을 통해 이들 뮤턴트들의 병원성이 감소되어 있음을 확인함. 이들 실험결과를 정리하여 Frontiers in Cellular and Infection Microbiology (IF : 5.218)에 논문을 발표하였음.

본 과제를 통해 본 연구팀은 녹농균의 성장을 억제할 수 있는 세 가지 target 유전자(PA4834, PA3800, PA5174)를 탐색하였고 이들이 임상으로 연결될 수 있는 가능성을 제시하였음. 이들 유전자에 대한 억제물질이나 단백질 등을 탐색하여 이용한다면 녹농균의 감염을 억제할 수 있는 새로운 방법이 될 수 있을 것으로 사료되며, 단독으로 또는 항생제와의 조합을 통해 어느 정도 항생제 내성 문제를 극복할 수 있고 실제 사용되는 항생제의 양도 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 사료됨. 본 연구진은 후속연구로 이들 유전자에 대한 억제물질의 탐색 및 또 다른 target 유전자를 탐색하기 위해 새로운 연구를 준비하고 계획하고 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 11