포식성 박테리아가 병원균이 만드는 ‘생물막(Biofilm)’을 분해할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 만성질환을 유발하는 생물막 제거에 착한 박테리아 ‘벨로’가 새로운 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
UNIST 생명과학부 로버트 미첼(Robert J. Mitchell) 교수팀은 포식성 박테리아 벨로(BALO, Bdellovibrio And Like Organism)가 그람양성균의 생물막을 제거하고 이를 영양분으로 삼는다는 것을 밝혔다. 지금까지 그람음성균에만 효과가 있다고 알려졌던 벨로의 새로운 생리학적 특성이 규명된 것이다.
벨로는 그람음성균을 잡아먹고 살아가는 박테리아다. 벨로는 우리 몸에 해로운 병원균을 잡아먹으면서도 인체에는 무해하다는 특성을 가져 ‘살아있는 항생제’로 주목 받고 있다. 다만 벨로는 그람양성균은 잡아먹을 수 없다는 한계가 있다.
미첼 교수팀은 벨로의 특성에 대한 빈틈을 메우고자 그람양성균과 벨로의 상호작용에 대한 연구를 시작했다. 연구진은 대표적 그람양성균인 포도상구균을 이용해 다양한 실험을 진행했다. 그 결과 포식성 박테리아 ‘델로비브리오 박테리오보루스 HD100(Bdellovibrio Bacteriovorus HD100)’가 단백질 분해효소를 통해 포도상구균이 형성한 생물막을 분해하고 이를 영양분으로 삼는다는 것을 발견했다. 이어진 실험에선 이렇게 영양을 확보한 벨로가 전보다 활발하게 그람음성균을 잡아먹는다는 것도 밝혀졌다.
포도상구균의 생체막에 대한 포식성 박테리아의 분해능력을 확인한 그림. 왼쪽의 초록색 생체막 성분이 처리 후 사라진 것을 확인할 수 있다. | 사진: 로버트 미첼 교수팀
우리 몸에 상처가 생기거나 감염이 진행될 때, 세균들은 집단을 이뤄 생물막을 형성한다. 단백질, 지질 등으로 구성된 생물막은 항생제 내성을 높이고 약효를 막아 만성질환의 원인이 된다. 따라서 감염질환의 효과적인 치료를 위해서는 이 생물막의 제거가 필수적이다.
제1저자인 임한솔 UNIST 박사는 “생물막을 분해하면 항생제 및 약제 효과를 높일 수 있기 때문에 감염질환 치료에 큰 도움이 된다”며 “지금까지 벨로는 그람음성균을 잡아먹는 과정에서 이들의 생물막을 자연스레 제거할 수 있다고 알려져 있었는데, 이번 연구를 통해 그람양성균의 생물막도 제거할 수 있는 것으로 밝혀진 것”이라고 설명했다.
연구진은 그람양성균에 대한 생물막 분해 효과를 검증하면서 감염치료에 있어 벨로의 활용범위가 넓어질 수 있을 것으로 기대하고 있다. 그람음성균에 대해서는 벨로 자체로 대응하고, 그람양성균에 대해서는 벨로를 통해 생물막을 제거한 뒤 항생제 등을 활용해 치료의 효과를 높이는 것이다.
로버트 미첼 UNIST 생명과학부 교수 | 사진: 김경채
로버트 미첼 생명과학부 교수는 “박테리아의 생물막은 인체 내 감염뿐만 아니라 물이 흐르는 관이나 수조 등 일상생활에서도 다양하게 발견할 수 있다”며 “벨로의 미생물막 분해 효과를 이용하면 친환경적으로 생물막을 제거할 수 있기 때문에 향후 활용할 분야가 많을 것”이라고 전망했다.
한편 이번 연구는 ‘국제미생물생태학저널(ISME Journal)’에 온라인판에 지난 5월 31일자로 게재됐다.
