초록 ▼

□ 연구개요
■ 연간 70만건이 발생하는 병원내 감염은 의학적으로 중요한 문제임. 그 중 요로감염 (urinary tract infection) 은 약 40%를 차지함. 요로감염의 80%는 요로병원성 박테리아들이 요도관에 군집을 이루고 성장하면서 생체막을 형성하여 항생제 내성을 높이는 것이 주요 요인 중 하나임. 박테리아 생체막 형성은 미생물 상호 신호전달의 일종인 정족수 인식 (quorum sensing) 기전이 밀접하게 연관되어있음이 알려짐. 이번 연구에서는 요로병원성 대장균에 CRISPR 유전자 편집 기법을 적용하여 생체

□ 연구개요
■ 연간 70만건이 발생하는 병원내 감염은 의학적으로 중요한 문제임. 그 중 요로감염 (urinary tract infection) 은 약 40%를 차지함. 요로감염의 80%는 요로병원성 박테리아들이 요도관에 군집을 이루고 성장하면서 생체막을 형성하여 항생제 내성을 높이는 것이 주요 요인 중 하나임. 박테리아 생체막 형성은 미생물 상호 신호전달의 일종인 정족수 인식 (quorum sensing) 기전이 밀접하게 연관되어있음이 알려짐. 이번 연구에서는 요로병원성 대장균에 CRISPR 유전자 편집 기법을 적용하여 생체막 형성에 중요한 유전자들을 발굴하고, 이를 조절하여 박테리아 감염을 줄이는 새로운 물질 개발의 플랫폼을 구축하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 요로감염의 병리적 기전에서 요로병원성 박테리아들이 요도관에 군집을 이루어 성장하면서 생체막(biofilm)을 형성하는 경우가 많음. 생체막은 박테리아의 항생제 내성을 높이고, 환자의 면역 세포들이 박테리아들을 공격하기 어렵게 함. 또한 박테리아 생체막 생성에는 미생물 상호 신호전달 체계의 일종인 정족수 인식 (Quorum Sensing) 기전과 밀접하게 연관되어 있음이 알려짐.
● 본 연구에서는 환자의 요도 카테터(urinary catheter)에서 분리된 요로병원성 대장균 (Uropathogenic E.coli, UPEC)에 CRISPR 유전자 편집 기법을 적용해 정족수인식 전달 물질인 Autoinducer-2 (AI-2)의 생성에 필수적인 유전자인 LuxS 및 AI-2 수용체를 만드는 RbsB 유전자를 녹아웃 (knockout) 시킴으로써 생체막 생성을 억제할 수 있음을 세계최초로 확인하였음.
● 제작한 녹아웃 균주에 전사체 (transcriptome) 차세대염기서열 분석법 (RNA-seq)을 적용함으로서 생체막 형성에 관여하는 신규 유전자들을 발굴함.
● 본 연구에서 발굴한 RbsB 정족수인식 물질 AI-2 막 수용체를 기반으로 신개념 감염 치료제 개발의 lead compound 저분자화합물 테스트 플랫폼 구축

□ 연구개발결과의 중요성
■ 미생물 감염은 의학적 및 의생명산업적 으로 중요한 문제임. 기존 항생제에 내성을 갖는 다제내성균이 보고되고 있으나 새로운 항생제의 개발은 더딘 실정임. 본 연구에서는 요로감염의 주 원인인 요도관의 박테리아 생체막 형성에 관여하는 새로운 감염 치료 표적 유전자를 발굴하였음.
■ 본 연구에서는 미생물의 생체막형성 분자 기전을 규명하고, 정족수인식 전달물질인 Autoinducer-2(AI-2) 가 결합하는 막수용체 (transmembrane receptor)인 RbsB를 CRISPR 로 녹아웃하여 분자 기전을 검증.
■ 이를 바탕으로 AI-2 와 표적 단백질의 결합을 막는 새로운 저분자화합물을 탐색하고, 맞춤형 항체를 제작하여 신개념 감염 치료제를 개발하는 플랫폼으로 활용.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1. 요로감염에 관여하는 병원성 대장균 (E.coli SE15)에 CRISPR 유전자 편집을 적용하여 정족수 인식물질인 Autoinducer-2 (AI-2) 생성에 필요한 LuxS 유전자가 녹아웃된 균주 제작 ... 5
• 2. 요로감염에 관여하는 대장균의 전사체 (transcriptome)에 차세대염기서열 분석법 (RNA-seq) 을 적용하여 생체막형성의 균종간 상호관계 연구 ... 5
• 3. 발굴된 신규 생체막형성 관련 유전자 중 AI-2 수용체의 가능성이 있는 RbsB 유전자를 CRISPR 녹아웃 시켜 기능 검증 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 1. 병원성 박테리아에 유전자 편집기술 적용 확대 ... 8
• 2. 박테리아 CRISPR 유전자 편집기술 관련 인재 양성 및 연구 경쟁력 향상 ... 8
• 3. 미생물 감염 치료를 위한 신개념 항생제 개발의 연구 기반 구축 및 지적재산권 창출 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8