바이오테크
CRISPR을 이용한 항생제 내성 역전
항생제 내성의 증가
세균 감염은 항생제가 도입되기 전보다 훨씬 덜 치명적입니다.
“항생제가 없던 시절, 성홍열과 같은 감염은 심장 문제까지 초래할 수 있었습니다. 수술은 종종 혈액 내 치명적인 감염, 즉 균혈증이나 패혈증으로 이어졌습니다.
항생제가 매일 수많은 생명을 조용히 구해주기 때문에 우리는 이를 당연하게 여기기 시작했습니다. 그러나 이는 안전한 가정이 아닙니다. 세균은 매우 빠르게 진화하며, 항생제에 죽지 않는 것은 강력한 진화적 압력입니다. 따라서 새로운 항생제가 10~15년 후 효능을 잃는 경우가 흔합니다.
항생제가 세균 내성보다 앞서 나갈 수 있었던 유일한 이유는 연구자들이 수십 년 동안 새로운 분자를 계속 찾아낸 노력 덕분이었습니다. 이것은 연구자와 병원체 사이의 조용한 전쟁입니다.
최근 병원체가 승리하기 시작했습니다. 항생제 내성은 특히 병원에서 발생하는 질병과 관련하여 증가하는 문제입니다. 항생제 내성은 전 세계적으로 매년 127만 명 이상을 사망하게 합니다. 2000년 이후 발견된 새로운 항생제 계열은 매우 적습니다.
출처: Aphage
또한, 전 세계에 존재하는 미세 및 나노 플라스틱이 항생제 효율을 감소시키는 것으로 밝혀졌습니다. 새로운 접근법으로는 항균 폴리머, mRNA 백신, 혹은 파지를 이용한 살아있는 항생제가 있습니다.
이 모든 새로운 아이디어가 도움이 되겠지만, 세균이 새로운 항생제와 항균 방법에 빠르게 적응한다는 문제 자체는 해결되지 않습니다.
또 다른 개념이 캘리포니아 대학교 연구진에 의해 최근 발견되었습니다. 이 방법은 CRISPR 유전자 편집 시스템을 활용해 세균 집단을 “오염”시켜 항생제 내성을 잃게 합니다.
그들은 “결합형 유전자 구동 시스템이 세균 집단 내 항생제 내성을 효율적으로 억제한다”라는 제목의 연구1를 발표했습니다.
CRISPR을 항생제로 만들기
장기적인 노력
과학자들은 2019년에 CRISPR 기반 도구인 Prokaryotic-Active Genetics (Pro-AG)를 개발했습니다.
이 도구는 플라스미드(세균에서 흔히 발견되는 원형 DNA 조각)에 존재하는 항생제 내성 인자를 암호화하는 유전자를 정확히 삽입하여 비활성화함으로써 파괴합니다. 이 접근법은 기존의 절단-파괴형 CRISPR 항생제 내성 억제 방법보다 100배 이상 뛰어난 성과를 보였습니다.
팀은 두 번째 세대 Pro-Active Genetics (Pro-AG) 시스템인 pPro-MobV를 개발했습니다.
이 업데이트된 기술은 단순히 항생제 내성을 제거하는 것을 넘어, 세균 공동체를 통해 퍼져 나가 내성을 일으키는 유전자를 비활성화하도록 설계되었습니다.
이는 세균의 “결합 전이”(conjugal transfer) 과정을 무기화함으로써 이루어집니다. 결합 전이는 일반적으로 항생제 내성 유전자를 퍼뜨리는 데 중요한 역할을 하는 세균의 교배와 유사한 과정입니다. 여기서는 오히려 항생제에 대한 취약성을 퍼뜨리게 됩니다.
자체 확산형 항생제 감수성
이 아이디어는 말라리아를 옮기는 모기 개체군을 실험실에서 만든 변종으로 “오염”시켜 질병을 전파하지 못하게 하는 등, 곤충에 적용된 인구 조절 방식과 유사합니다.
“pPro-MobV를 통해 우리는 곤충에 적용된 유전자 구동 사고방식을 세균에 적용하여 인구 공학 도구로 만들었습니다. 이 새로운 CRISPR 기반 기술을 사용하면 몇 개의 세포만으로도 큰 목표 집단 내에서 항생제 내성을 중화시킬 수 있습니다.”
이 방법은 실험실 테스트에서 세균 확산을 약 1000배 감소시켰습니다.
스크롤하려면 스와이프 →
| 특징 | 전통적인 항생제 | CRISPR 유전자 구동 접근법 |
|---|---|---|
| 작용 메커니즘 | 세균 성장 억제 또는 사멸 | 세균 내 내성 유전자를 삭제 |
| 내성 발생 | 10~15년 내에 흔히 발생 | 내성을 직접 표적; 내성 확산을 역전시킬 수 있음 |
| 전파 | 세균 간 전파되지 않음 | 플라스미드 결합 또는 파지를 통해 자체 전파 가능 |
| 생물막에 대한 효과 | 침투 제한적 | 생물막 내에서 활성 입증 (실험실 환경) |
| 임상 현황 | 광범위하게 승인 및 사용 | 초기 단계 연구 (전임상) |
더 중요한 점은 이 기술이 바이오필름에도 작용한다는 것입니다. 바이오필름은 표면에 달라붙어 항생제와 소독제에 대한 저항성을 높이는 조밀한 세균 네트워크이며, 가장 심각한 감염을 일으키는 원인 중 하나입니다.
“항생제 내성을 퇴치하기 위한 바이오필름 환경은 특히 중요합니다. 이는 임상 현장이나 수산 양식장, 하수 처리 시설과 같은 폐쇄된 환경에서 가장 도전적인 세균 성장 형태 중 하나이기 때문입니다.”
하수 처리 시설과 농장에서 바이오필름을 영향을 줄 수 있다면, 사람에게 전파되는 항생제 내성의 확산을 크게 줄일 수 있습니다.
“동물에서 인간으로의 전파를 감소시킬 수 있다면, 환경에서 발생하는 항생제 내성 문제의 절반 정도를 차단할 수 있을 것입니다.”
CRISPR와 박테리오파지를 결합하기
이 방법은 현재까지 세균 플라스미드에 적용되었습니다. 그러나 박테리오파지(세균만을 공격하는 특수 바이러스)를 통해 세균 집단에 전파될 수도 있습니다.
이러한 바이러스는 자체 복제 및 전파가 가능하므로 환자 치료나 대규모 시설에서 특히 강력한 효과를 발휘할 수 있습니다.
“이 기술은 제가 알기로는 항생제 내성 유전자의 확산을 적극적으로 역전시킬 수 있는 몇 안 되는 방법 중 하나입니다. 단순히 확산을 늦추거나 대처하는 것이 아니라요.”
결론
항생제 내성은 계속해서 커지는 문제이며, 새로운 약물과 기타 살균 방법을 찾아내는 과학적 노력이 일시적으로는 문제를 억제할 수 있을지 모릅니다.
현대 유전공학 덕분에, 항생제 내성의 출현이 향후 10년 내에 출시되는 새로운 치료법을 치명적으로 위협하는 현상이 아닐 수도 있습니다.
이 연구는 CRISPR 기술의 놀라운 다재다능성을 보여줍니다. CRISPR는 흥미로운 유전 메커니즘에서 시작해 유전 질환 치료, 작물 개량, 그리고 이제는 항생제 내성 완화까지 다양한 분야에 활용되고 있습니다.
CRISPR 기술에 대한 투자
Editas는 CRISPR-Cas9 공동 발견자인 Jennifer Doudna가 설립했습니다. Editas는 처음에 Cas9을 사용했지만 현재는 자체 개발한 Cas12a 변형인 AsCas12a에 집중하고 있습니다.
Cas12a의 독특한 특성에 대해 더 알고 싶다면, 저희 전용 기사 “CRISPR‑Cas12a2란? 그리고 왜 중요한가?”를 읽어보세요.
출처: Editas
또한 Jennifer Doudna가 설립한 모든 기업에 대한 개요는 “주목해야 할 Jennifer Doudna 기업들”에서 확인할 수 있습니다.
Editas는 겸상 적혈구 질환(SCD)과 베타‑지중성 빈혈에 집중하고 있으며, CRISPR Therapeutics와 BlueBirdBio에 의해 최초 치료 승인을 놓친 두 질환에 주력하고 있습니다.
전체적으로, SCD 프로그램(최근 Reni‑Cell로 명칭이 변경됨)은 여러 차례 연기되어 투자자들의 우려를 불러일으켰으며, 현재는 이미 승인된 SCD 치료제와 차별화하기 위해 인비보 치료에 재초점이 맞춰졌습니다.
그럼에도 불구하고 Editas는 호주 뉴사우스웨일스 대학교 연구진이 COVID‑19 스트립 테스트를 개발하는 데 활용한 바와 같이, CRISPR‑Cas12에 대한 중요한 특허를 보유하고 있어 유전자 편집을 넘어선 잠재력을 보여줍니다.
Editas는 2023년에 Vertex와 $5천만 규모의 Cas9 라이선스 계약을 체결했습니다.
이 회사는 “클래식” CRISPR‑Cas9이 아닌 다른 CRISPR 변형에 집중하고 있으며, 연구용 IP는 FDA 승인 제품이 없더라도 파트너십 구축 및 수익 창출에 활용될 수 있습니다. 현금 흐름은 2026년까지 지속될 전망입니다.
Cas12a가 다중 유전자 편집에 최적의 방법으로 점점 입증됨에 따라, Editas의 전문성과 파이프라인이 장기적으로 성공적인 베팅이 될 가능성이 높습니다.
(다른 CRISPR 기업에 대한 내용은 저희 해당 기사 “투자할 만한 상위 5개 CRISPR 기업”에서도 확인할 수 있습니다.)
최신 Editas (EDIT) 주식 뉴스 및 개발
참조 연구
1. Kaduwal, S., Stuart, E.C., Auradkar, A. et al. 결합형 유전자 구동 시스템이 세균 집단 내 항생제 내성을 효율적으로 억제한다. NPJ. 항균제 및 내성. 4, 8 (2026). https://doi.org/10.1038/s44259-026-00181-z
