살아있는 항생제: Bdellovibrio 박테리아는 인간 병원체를 공격하고 파괴합니다.

Hannah는 2022년에 부편집장으로 Drug Discovery News에 합류했습니다. 그녀는 2017년에 워싱턴 대학교에서 신경과학 박사 학위를 취득했고, 2020년에 글로벌 저널리즘 분야의 Dalla Lana 펠로우십을 이수했습니다.

1941년에 Charles Fletcher의 환자 중 한 명이 패혈증으로 사망했습니다. "그는 얼굴과 안와에 여러 개의 농양이 있었습니다. (한쪽 눈이 제거되었습니다.) ... 그는 큰 고통을 겪었고 절망적이고 한심할 정도로 아팠습니다."라고 옥스포드에 있는 Radcliffe Infirmary의 의사인 Fletcher는 썼습니다(1).

다른 병원에서라면 의사들은 환자를 편안하게 하려고 노력하는 것 외에는 아무것도 할 수 없었을 것입니다. 하지만 플레처는 옥스퍼드 대학의 약리학자인 하워드 플로리(Howard Florey)가 자신이 연구하고 있는 신약의 효과를 테스트하고 싶어한다는 것을 알고 있었습니다. 2월 12일, 플레처의 환자는 페니실린 치료를 받은 최초의 사람이 되었습니다.

Fletcher에 따르면 며칠 후 환자는 "매우 좋아졌다"고 합니다. 불행하게도 연구진은 약품을 신속하게 제조하지 못했고, 공급품이 소진된 후 환자가 사망했습니다. 이 불안한 첫 번째 시도에도 불구하고 Fletcher는 겉보기에 기적처럼 보이는 이 약으로 인해 많은 환자의 생명이 구해지는 것을 계속해서 목격했습니다.

안타깝게도 얼마 지나지 않아 박테리아가 반격을 시작했습니다. 1942년까지 연구자들은 이미 입원 환자에서 페니실린 내성 황색 포도상구균의 계통을 확인했습니다(2). 오늘날, 항생제 내성 박테리아가 전 세계적으로 연간 100만 명 이상의 사망을 초래하는 것으로 추정됩니다(3).

연구자들은 증가하는 항생제 내성 위기를 해결하기 위해 안간힘을 쓸 때 예상치 못한 출처인 다른 박테리아로부터 도움을 찾을 수 있습니다. 인간 병원체를 포함하여 동료 박테리아를 사냥하고 잡아먹는 특정 종의 박테리아는 살아있는 항생제 역할을 할 수 있습니다. 저항력 발달을 회피하는 방식으로 병원체를 공격함으로써 이러한 포식성 박테리아는 전통적인 항생제가 실패한 경우에 희망을 제공할 수 있습니다.

Bdellovibrio bacteriovorus 종은 1962년 토양 샘플에서 박테리오파지를 검색하던 과학자들에 의해 우연히 발견되었습니다(4). 연구자들이 부르는 Bdellovibrio는 언뜻 보면 특별히 주목할만한 것처럼 보이지 않습니다. 투과전자현미경 사진으로 촬영한 이미지에서 박테리아는 길고 얇은 꼬리를 가진 소시지처럼 보입니다.

하지만 이 박테리아는 대부분의 다른 박테리아가 갖고 있지 않은 능력을 가지고 있습니다. 즉, 다른 박테리아를 잡아먹는 강력한 사냥꾼입니다. Bdellovibrio는 길이가 약 0.5마이크론에 불과한 매우 작으며 훨씬 더 큰 먹이에 비해 왜소합니다(5). Bdellovibrio 박테리아가 다른 박테리아를 만나면 먹이 표면에 달라붙습니다. 아직 잘 알려지지 않은 과정을 통해 잠재적인 먹잇감을 평가하고, 좋은 식사가 될 수 있을지 판단한다.

버밍엄 대학의 구조생물학자인 앤드루 러버링(Andrew Lovering)은 “일단 그들이 결심하고 나면 첫 번째 임무는 외막에 구멍을 뚫는 것”이라고 말했습니다. "그런 다음 그들은 스스로 구멍을 통해 끌어당깁니다. 그리고 물론 그들은 모든 음식을 공유하고 싶지 않기 때문에 그들 뒤에 있는 구멍을 봉쇄합니다." 다음 몇 시간에 걸쳐 포식성 박테리아는 내부에서 먹이를 먹어치우고, 증식하고, 결국 폭발하여 다른 박테리아의 생명 없는 껍질을 남깁니다.

Bdellovibrio의 특이한 행동과 신비한 생물학적 메커니즘은 선별된 과학자 그룹의 상상력을 사로잡았습니다. 러버링은 “포식성 박테리아는 진화 측면에서 아름답다”고 말했다. 러버링(Lovering)과 노팅엄 대학의 미생물학자인 엘리자베스 소켓트(Elizabeth Sockett)와 같은 연구자들은 자연의 이러한 기이한 항균 잠재력을 높이 평가하게 되었습니다.

이 분야의 선구자 중 한 명인 소켓(Sockett)은 미생물학의 근본적인 질문에 답하던 중 Bdellovibrio를 만났습니다. "보통 박테리아는 서로를 매우 잘 피하기 때문에 이러한 박테리아가 실제로 다른 박테리아와 충돌할 수 있다는 사실에 매우 관심이 있었습니다."라고 그녀는 말했습니다.