유전자편집기술(CRISPR)로 박테리아에서 항생제 내성 유전자를 제거한다
유전자편집기술(CRISPR)로 박테리아에서 항생제 내성 유전자를 제거한다
  • 김대현 기자
  • 승인 2019.12.13 18:37
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장구균  사진= 미국 농무부 

 

[퓨처타임즈=김대현기자] 이 돌파구는 항생제 내성(현재의 추세에서 2050년까지 매년 천만 명이 넘는 사망률로, 사망률 측면에서 암을 능가 할 수 있는 위협이 되고 있는)과 싸우는 새로운 방법으로 이어질 수 있다. 이 연구는 미국 미생물학회지 안티마이크로바이얼 에이전츠 앤 키모테라피(Antimicrobial Agents and Chemotherapy)에 실렸다.

시험 관내 및 마우스 모델에서, 조작 된 플라스미드는 장구균(E. faecalis)으로부터 항생제 내성 유전자를 제거 하였다. 이 미생물은 현재 일반적으로 사용되는 많은 항생제에 내성이 있으며 특히 병원 환경에서 생명을 위협하는 감염을 유발한다. 마우스 모델에서, 플라스미드는 내성 유전자의 존재비를 3배 감소시켰다.

콜로라도대학 의과대학 면역학 및 미생물학 조교수인 브렉 뒤에르코프(Breck Duerkop) 박사는“많은 임상 항생제 요법에 내성이 있는 병원에서 획득한 감염을 일으키는 유기체에 대한 우리의 관심은 연구에 동기를 부여했다.”고 밝혔다.

장구균은 정상적인 양성 장내 식물군의 일부이지만 항생제가 유익한 장내 식물을 죽일 때 장구균은 병원성이 될 수 있다. 따라서 단일 또는 다중 약물 내성을 얻을 수도 있다. 항생제 내성 장구균 감염은 오늘날 병원에서 주요 문제이다.

항생제 내성 유전자를 삭제하는 데 사용되는 메커니즘은 특수 단백질인 CRISPR-Cas9로, DNA의 거의 모든 곳에서 절단이 가능하다. CRISPR-Cas9와 함께, 항생제 내성 유전자 내의 DNA에 상동 성인 RNA 서열이 조작 된 플라스미드에 첨가되었다. 이 RNA는 CRISPR-Cas9를 안내하여 올바른 위치에서 절단을 한다.

플라스미드는 염색체 DNA로부터 물리적으로 분리되어 독립적으로 복제 될 수 있는 세포 내의 작은 DNA 분자이다. 이들은 아래 그림과 같이 박테리아에서 원형의 이중 가닥 DNA 분자로 가장 일반적으로 발견된다.

조작 된 플라스미드에 대한 전달수단은 다양한 다른 균주의 장구균과 접합되는 장구균 특정 균주이다. 결합은 박테리아가 직접 세포 간 접촉을 통해 유전자 물질을 서로간에 전달하는 과정이다.

뒤에르코프는 "이러한 플라스미드를 약물 내성 균주에 전달하는 데 사용되는 장구균 균주는 표적 세포에 의해 운반되는 약물 내성 형질을 얻는 데 면역이 된다"고 설명했다. "엔지니어링 된 플라스미드는 표적 박테리아 개체군에서 항생제 내성 발생을 현저히 감소시켜 항생제에 더 취약해진다. 우리는 이러한 유형의 시스템이 항생제 내성 장구균을 항생제에 재 감염시키는 데 사용될 수 있을 것으로 생각한다."고 말했다.

그럼에도 불구하고 뒤에르코프 박사는 장구균이 여전히 조작 된 플라스미드를 우회 할 수 있다고 경고했다. 일부 박테리아에는 CRISPR-Cas9 기능을 차단할 수 있는 항-CRISPR 시스템이 있으며 다른 박테리아에는 외래 DNA를 분해 할 수 있는 시스템이 있다. 뒤에르코프 박사는“장구균이 표적 시스템을 피하고 이것이 어떤 조건에서 일어날 수 있는지와 같은 문제를 해결하기 위해 미래 연구를 수행해야 할 것”이라고 전했다.


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