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병원균의 항생제 내성 여부 눈으로 판별한다

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병원균의 항생제 내성 여부 눈으로 판별한다

2020.12.08 05:11
KAIST 정현정 이해신 교수 연구팀
도파민은 자체 중합 반응에 의해 형광나노입자의 발광을 억제하는데, 박테리아가 존재할 경우 중합반응이 억제돼 나노입자의 형광 신호가 회복된다. KAIST 제공

국내 연구팀이 사람 몸에서 나오는 신경전달물질인 도파민을 이용해 병원균이 항생제에 내성을 가졌는지 확인하는 기술을 개발했다.


정현정 KAIST 생명과학과 교수와 이해신 화학과 교수 공동 연구팀이 도파민의 성질을 이용해 병원균의 항생제 내성을 맨눈으로 실시간 검출하고 빛의 양을 측정해 정량적으로 분석하는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

 

최근 항생제 복용이 증가하면서 내성 문제가 함께 늘고 있다. 항생제에 내성이 있는 병원균에 감염되면 특정 항생제에 인체가 덜 반응하면서 그만큼 치료가 늦어지게 된다.

 

항생제 내성균 검출에는 디스크 확산 검사나 균 배양 분석이 사용되고 있지만 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 진단에 활용되는 중합효소연쇄반응(PCR)도 전처리 과정이 필요해 비용과 시간이 들어간다.

 

연구팀은 병원균이 자라면서 산소를 소모하는 데 주목하고 산소 농도에 반응을 보이는 소재인 도파민을 사용하는 측정 방법을 개발했다. 일반적인 대장균은 항생제로 증식을 억제하지만 내성을 가지면 이를 막기 어렵다. 내성을 가지면 산소를 더 많이 소모하게 된다. 도파민이 담긴 용액은 산소가 있으면 도파민끼리 달라붙으며 갈색으로 변한다. 반면 산소가 적을수록 반응이 덜 일어나면서 용액의 색이 투명하게 유지된다.

 

연구팀은 카바페넴 계열의 항생제 암피실린 내성을 갖는 '뉴 델리 메탈로-베타락타마제 1' 발현 대장균을 대상으로 실험을 진행했다. 그 결과 내성을 가진 대장균이 담긴 용액에서는 도파민을 넣어도 산소가 적어 용액의 색이 투명하게 유지했다. 연구팀은 여기에 도파민이 산소가 있을 때 잘 달라붙는 형광물질을 넣고 산소 농도에 따른 빛의 양을 측정해 항생제 내성의 정도를 정량적으로 분석했다.  


정현정 교수는 “이번 연구는 도파민의 자체 중합반응을 생체 시스템에서 규명한 연구로 큰 의미를 가진다"며 "병원균 생장과 항생제 내성 실시간 검출에 적용할 수 있어 기존의 미생물 배양법보다 신속하고 중합효소연쇄반응(PCR) 검사보다 간편하게 진단할 수 있어 감염병 확산 예방에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

 

이번 연구는 이주훈 KAIST 나노과학기술대학원 석박사통합과정생이 1저자로 참여했다. 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'에 지난달 3일 게재됐다.

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