CRISPR 기술을 이용하여 항생제 내성을 역전시키는 방법

항생제 내성의 증가

항생제가 도입되기 전에 비해 박테리아 감염은 훨씬 덜 치명적입니다.

"항생제가 없던 시절에는 성홍열 같은 감염이 심장 질환으로 이어질 수도 있었습니다. 수술 후에는 패혈증 같은 치명적인 혈액 감염이 발생하는 경우가 흔했습니다."

항생제 없는 세상

항생제는 매일 수많은 생명을 조용히 구하기 때문에 우리는 이를 당연한 것으로 여기기 시작했습니다. 그러나 이는 안전한 가정과는 거리가 멀다. 박테리아는 매우 빠르게 진화하며, 항생제로 인해 죽지 않는 것은 강력한 진화 압력입니다. 따라서 새로운 항생제가 10~15년이 지나면 효능을 잃는 것이 일반적입니다.

항생제가 세균의 내성을 앞지를 수 있었던 유일한 이유는 연구자들이 수십 년 동안 끊임없이 새로운 분자를 찾아내려는 노력 덕분이었습니다. 이는 연구자들과 병원균 사이의 조용한 전쟁입니다.

최근 병원균이 승리하기 시작했습니다. 항생제 내성은 점점 더 심각한 문제이며, 특히 병원에서 감염된 질병과 관련하여 그렇습니다. 항생제 내성은 전 세계적으로 매년 1.27만 명 이상의 목숨을 앗아갑니다. 2000년 이후로 새로운 항생제 계열은 거의 발견되지 않았습니다.

출처: 아파지

가치, 도처에 존재하는 미세 플라스틱과 나노 플라스틱이 항생제 효능을 감소시키는 것으로 밝혀졌습니다.몇 가지 새로운 접근 방식이 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 항균 폴리머, mRNA 백신및 파지라고 불리는 살아있는 항생제.

이러한 새로운 아이디어들은 모두 도움이 되겠지만, 박테리아가 새로운 항생제와 항균 방법에 빠르게 적응한다는 근본적인 문제를 해결하지는 못할 것입니다.

캘리포니아 대학교 연구진이 CRISPR 유전자 편집 시스템을 활용하여 박테리아 집단을 "오염"시켜 항생제 내성을 잃게 만드는 새로운 개념을 발견했습니다.

그들은 연구 결과를 논문으로 발표했습니다.¹ "라는 제목의접합 유전자 드라이브와 유사한 시스템은 세균 집단에서 항생제 내성을 효율적으로 억제합니다.".

CRISPR 기술을 항생제로 만들기

장기적인 노력

과학자들은 2019년에 다음과 같은 것을 개발했습니다. CRISPR 기반 도구라고 불림 원핵생물 활성 유전학(Pro-AG).

이 기술은 플라스미드(세균에서 흔히 볼 수 있는 원형 DNA 조각)에 존재하는 항생제 내성 인자를 암호화하는 유전자를 표적 유전자에 정확하게 삽입하여 비활성화함으로써 해당 유전자를 파괴합니다. 이 접근법은 기존의 절단 및 파괴 방식의 CRISPR 항생제 내성 억제법보다 100배 이상 뛰어난 성능을 보여 유망한 것으로 입증되었습니다.

연구팀은 pPro-MobV라는 2세대 프로액티브 유전학(Pro-AG) 시스템을 개발했습니다.

출처: 항균제 및 내성

이 업그레이드된 기술은 항생제 내성을 제거할 뿐만 아니라, 세균 군집 전체에 퍼져 항생제 내성을 유발하는 유전자를 비활성화하도록 설계되었습니다.

이는 박테리아의 짝짓기와 유사한 과정인 "접합 전달"을 무기화함으로써 가능했는데, 이 과정은 일반적으로 항생제 내성을 유발하는 유전자를 퍼뜨리는 데 핵심적인 역할을 합니다. 여기서는 오히려 항생제에 대한 취약성을 퍼뜨리는 방식으로 작용했습니다.

자가 확산성 항생제 감수성

이 아이디어는 곤충 개체수 조절에 사용되는 다른 방법과 유사합니다. 예를 들어 말라리아를 옮기는 모기 개체군을 실험실에서 만든 변이체로 "오염"시켜 질병을 옮길 수 없게 만들고, 이들이 번식할 때 해당 형질을 퍼뜨리는 방식입니다.

"pPro-MobV를 통해 우리는 곤충에서 사용되던 유전자 드라이브 기술을 박테리아에 적용하여 개체군 조절 도구로 활용할 수 있게 되었습니다. 이 새로운 CRISPR 기반 기술을 이용하면 소수의 세포를 이용하여 대규모 표적 개체군에서 AR 유전자를 무력화시킬 수 있습니다."

에단 비어 교수 - UC 샌디에이고 생명과학대학

이 방법은 실험실 테스트에서 세균 확산을 약 1000배 감소시키는 효과를 나타냈습니다.

스크롤하려면 스와이프하세요 →

더욱 중요한 것은, 이 물질이 표면에 달라붙어 항생제와 소독제에 대한 저항성을 높이는 조밀한 세균 네트워크인 바이오필름에도 효과가 있다는 점입니다. 바이오필름은 약물의 침투를 제한하는 보호막을 형성하여 가장 심각한 감염의 원인이 됩니다.

"항생제 내성 퇴치를 위한 생물막의 역할은 특히 중요합니다. 왜냐하면 생물막은 임상 환경이나 양식장 연못, 하수처리장과 같은 밀폐된 환경에서 극복하기 가장 어려운 세균 증식 형태 중 하나이기 때문입니다."

에단 비어 교수 - UC 샌디에이고 생명과학대학

하수처리장과 농장의 생물막에 영향을 미칠 수 있다면 항생제 내성이 사람에게 확산되는 것을 획기적으로 줄일 수 있을 것입니다.

"동물에서 인간으로의 전염을 줄일 수 있다면 항생제 내성 문제에 상당한 영향을 미칠 수 있을 것입니다. 항생제 내성의 약 절반이 환경에서 비롯되는 것으로 추정되기 때문입니다."

에단 비어 교수 - UC 샌디에이고 생명과학대학

CRISPR와 박테리오파지의 결합

이 방법은 지금까지 박테리아 플라스미드에 적용되어 왔지만, 박테리아만을 공격하는 특수 바이러스인 박테리오파지를 통해서도 박테리아 집단 전체로 확산될 수 있다.

이러한 특성 덕분에 변형된 바이러스는 스스로 복제하고 확산될 수 있으므로 환자 치료나 대규모 시설 관리에 특히 효과적일 수 있습니다.

"이 기술은 항생제 내성 유전자의 확산을 단순히 늦추거나 대처하는 것이 아니라, 적극적으로 확산을 막을 수 있는 몇 안 되는 방법 중 하나입니다."

저스틴 마이어 - UC 샌디에이고 생명과학대학

맺음말

항생제 내성은 점점 심각해지는 문제이며, 비록 새로운 과학적 노력으로 당분간은 그 결과를 막을 수 있는 새로운 약물과 다른 소독법이 개발될 수도 있겠지만 말입니다.

현대 유전 공학 덕분에 항생제 내성 발생은 언젠가 새로운 치료법이 출시된 후 10년 정도 지나면 더 이상 치명적인 문제가 되지 않을 수도 있습니다.

이 연구는 흥미로운 유전적 메커니즘에서 유전 질환 치료, 작물 변형, 그리고 이제는 항생제 내성 완화에까지 활용되는 도구로 발전한 CRISPR 기술의 놀라운 다재다능함을 보여줍니다.

CRISPR 기술에 투자하기

Editas는 CRISPR-Cas9 공동 발견자인 Jennifer Doudna가 설립했습니다. Editas는 Cas9로 작업을 시작했지만 현재는 그들이 설계한 Cas12a의 독점 버전인 AsCas12a에 집중하고 있습니다.

Cas12a의 고유한 속성에 대해 자세히 알아보려면 전용 기사 "를 참조하세요.CRISPR-Cas12a2란 무엇입니까? & 그것이 왜 중요한가요?".

출처: 에디타스

Jennifer Doudna의 모든 회사에 대한 개요는 해당 기사에서 읽을 수도 있습니다.주목해야 할 상위 제니퍼 다우드나(Jennifer Doudna) 기업. "

에디타스는 낫적혈구질환(SCD)과 베타지중해빈혈에 중점을 두고 있습니다. 경쟁사인 크리스퍼 테라퓨틱스(CRISPR Therapeutics)와 블루버드바이오(BlueBirdBio)에 첫 치료제 승인 경쟁에서 패한 2가지 질병.

전반적으로 SCD 프로그램(최근 Reni-Cell로 이름이 변경되었습니다.)은 여러 차례 지연되어 투자자들 사이에 우려를 불러일으켰고, 그 이후로 이미 승인된 SCD 치료법과 구별하기 위해 생체 내 치료에 다시 중점을 두었습니다.

그럼에도 불구하고 Editas는 호주 뉴사우스웨일즈 대학 연구원들이 사용해 온 CRISPR-Cas12에 대한 상당한 특허를 소유하고 있습니다. 코로나19 스트립 검사를 개발하다이는 유전자 편집을 넘어선 기술의 잠재력을 보여줍니다.

에디타스도 Editas는 2023년에 Vertex와 50천만 달러 규모의 계약을 체결하여 Vertex가 Editas의 Cas9 IP를 사용할 수 있도록 했습니다..

에디타스는 "고전적인" CRISPR-Cas9 이외의 다른 CRISPR 버전에 집중하고 있으며, 연구 IP는 2026년까지 현금 활주로를 확보하는 것 외에도 FDA 승인을 받은 제품 없이도 파트너십을 구축하고 수익을 창출하는 데 유용할 수 있습니다.

Cas12a가 다중 유전자 편집을 위한 동급 최고의 방법으로 점점 더 입증되고 있는 가운데, 이 CRISPR 변형에 대한 Editas의 전문성과 파이프라인 집중은 장기적으로 성공적인 투자가 될 수 있을 것입니다.

(관련 기사에서 다른 CRISPR 관련 기업에 대해서도 자세히 알아보실 수 있습니다.)투자할 상위 5개 CRISPR 회사").

Editas(EDIT) 최신 주식 뉴스 및 동향

참고 연구

^{1. Kaduwal, S., Stuart, EC, Auradkar, A. 외. 접합 유전자 드라이브와 유사한 시스템은 세균 집단에서 항생제 내성을 효율적으로 억제합니다.. NPJ. 항균제 및 내성. 4, 8 (2026). https://doi.org/10.1038/s44259-026-00181-z}