공동연구팀이 발굴한 Ar-A는 결핵균의 ATP 에너지 고갈과 세포벽 불안정성을 유도하는 기작을 통해 일반 결핵균은 물론 다제내성 결핵균이 감염된 동물 모델에서도 결핵균의 성장을 억제하고 병변을 개선하는 유의미한 효능을 나타냈다. (자료=경상국립대 제공)

경상국립대학교는 생명과학부 장지찬 교수, 서울대 약학대학 천연물과학연구소 오동찬 교수, 충남대 의대 조은경·백승화 교수 공동연구팀이 딱정벌레목 곤충인 남가뢰에 공생하는 박테리아로부터 유래한 천연물로부터 다제내성 결핵균을 살균하는 항생물질을 발굴했다고 31일 밝혔다.

연구결과는 세계 최정상급 화학 학술지인 <독일 화학회지(Angewandte Chemie International Edition)>(피인용지수 16.1)에 '다제내성 결핵을 억제하는 새로운 치료 선도물질로서의 아레니콜라이드 계열 마크로라이드(Arenicolide Family Macrolides Provide a New Therapeutic Lead Combating Multidrug-resistant Tuberculosis)'라는 제목으로 게재됐다.

결핵은 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)에 의해 발생하는 치명적인 감염병으로, 주로 폐에 나타난다. 결핵 치료에는 여러 항결핵제를 조합해 6~9개월간 장기 복용이 필요하며, 치료를 중단할 경우 약제 내성이 생겨 치료가 더욱 어려워질 수 있다. 1차 항결핵제인 리팜피신과 아이소니아지드는 각각 DNA 의존적 RNA 중합효소와 결핵균 세포벽을 표적으로 결핵균을 사멸한다. 하지만 1차 항결핵제에 내성을 지닌 다제내성 결핵(MDR-TB)은 특히 개발도상국에서 심각한 공중보건 위협으로 떠오르고 있다. 다제내성 결핵은 치료에 수년이 걸리며, 높은 치명률과 막대한 사회경제적 부담을 초래하는 중대한 질병이다. 게다가 기존 다제내성 항결핵제는 높은 가격과 다양한 부작용으로 인해 사용이 제한적이다. 따라서 결핵과 다제내성 결핵을 모두 아우르며, 부작용이 적고 효과적인 새로운 항결핵제 개발이 그 어느 때보다 시급한 과제로 떠오르고 있다.

이러한 상황에서 곤충 공생 박테리아 유래 천연물인 아레니콜라이드 A(Ar-A)는 새로운 결핵 치료 선도물질로서의 가능성을 보여줄 뿐만 아니라, 기존 항결핵제와의 병용 치료를 통해 치료 요법의 단순화 및 치료 기간 단축의 가능성을 제시한다.

연구팀은 다제내성 결핵균을 억제할 수 있는 새로운 화합물을 찾기 위해 남가뢰 장내에 서식하는 박테리아 '마이크로모노스포라'에 주목했다. 이 박테리아가 생성하는 9종의 천연물을 ‘아레니콜라이드’로 명명한 연구팀은, 해당 물질의 입체 구조와 유전자군을 규명하고 최초로 합성 경로를 제시했다.

이 중 아레니콜라이드 A(Ar-A)는 실험 동물 모델에서 항생제 내성 결핵균을 포함한 결핵균의 성장을 억제하고 병변을 개선하는 유의미한 효능을 보였다. 또한 Ar-A 기전으로는 결핵균의 ATP 에너지 고갈을 유도하고 세포벽을 불안정하게 만드는 이중 작용 기전을 갖추고 있어, 단일 기전으로 작용하는 기존 항결핵제보다 우수한 효과를 기대할 수 있는 것으로 분석됐다. 특히 Ar-A를 2차 항결핵제인 아미카신(AMK)과 함께 투여할 경우, 치료 기간이 줄어드는 동시에 신경독성 부작용을 낮출 수 있다는 점도 확인됐다.

연구팀은 “Ar-A가 다제내성 및 광범위 약제내성 결핵 치료에 새로운 가능성을 제시하는 선도 물질로, 향후 혁신적 항결핵제 개발의 중요한 발판이 될 것”이라고 밝혔다.