7월 18일 금요일7월 18일 금요일
간단히 말해서:
과학자들은 신장 결석의 흔한 원인을 분해하고자 유전자 변형 장내 박테리아를 개발했습니다.
이 박테리아는 인체 실험에서는 안전한 것으로 간주되었지만, 항생제 치료를 받았음에도 불구하고 실험 참가자 두 명의 장에 돌연변이가 생겨 남아 있었습니다.
다음은 무엇인가요?
연구팀은 이런 일이 일어나지 않도록 새로운, 더 강한 내성을 가진 균주를 만들려고 노력하고 있으며, 이 치료법이 앞으로 다른 질병을 치료할 수 있는 잠재력이 있다고 말합니다.
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인간의 유전자 변형 장내 박테리아를 실험한 미국의 한 연구에서 미생물 돌연변이로 인해 탈출한 박테리아가 발견되었습니다.
스탠포드 대학의 연구팀은 신장 결석을 예방하는 데 도움이 되도록 유전자 변형된 흔한 장내 박테리아 균주에 대한 초기 임상 시험을 실시했습니다.
하지만 오늘 Science에 발표된 실험 결과는 엇갈렸습니다.
이 치료법은 건강한 자원봉사자들에게는 대체로 성공적이었지만, 신장 결석을 앓고 있는 사람들에게서는 그 근본 원인을 치료하지 못했습니다.
과학자들이 이를 제거하기 위해 최선을 다했음에도 불구하고, 이 박테리아는 건강한 자원봉사자 두 명에게서도 오랫동안 남아 있었습니다.
이 연구를 이끈 스탠포드 대학 미생물학자 웨스턴 휘태커는 모든 프로토콜을 따랐으며 “박테리아가 지속되는 경우 개인의 건강에 대해 걱정할 특별한 이유는 없었다”고 말했습니다.
휘태커 박사는 “기술의 많은 측면이 놀라울 정도로 잘 작동했으며, 추가 개발이 필요한 부분을 분명히 파악했습니다.”라고 말했습니다.
“저는 이런 접근 방식을 계속 유지하는 것이 유망하다는 것을 보여줬다고 생각합니다.”
이 연구에 참여하지 않은 허드슨 의학연구소의 미생물학자 샘 포스터는 이 연구 결과가 이 기술의 위험성과 잠재력을 모두 보여준다고 말했습니다.
포스터 박사는 “이러한 접근 방식에는 위험이 따르지만 동시에 놀라울 정도로 강력한 기술이기도 하며 이러한 유형의 연구는 핵심적인 기본 이해를 제공합니다.”라고 말했습니다.
유전자 변형 장내 박테리아
연구진은 Phocaeicola vulgatus 라는 박테리아 균주를 유전자 변형하여 자신들이 찾고 있는 유전자를 포함하도록 했습니다.
휘태커 박사는 “우리가 Phocaeicola vulgatus를 선택한 이유는 이 박테리아가 장에서 가장 흔하고 풍부한 박테리아 중 하나이기 때문입니다.”라고 말했습니다.
연구팀은 이 박테리아가 두 가지 새로운 능력을 갖도록 조작했습니다. 신장 결석을 유발할 수 있는 옥살산이라는 화합물을 분해하고, 해조류에 있는 포르피란이라는 화합물을 섭취하는 것입니다.
인간과 대부분의 다른 장내 박테리아는 포르피란을 처리할 수 없으므로, 실험 참가자들이 포르피란 보충제를 섭취하는 한, 변형된 미생물은 안정적인 음식 공급원을 제공받았습니다.호주의 과학 실험 소
사진은 생물학적 위험 소를 보여줍니다.
호주 시골의 한 목초지에 송아지 다섯 마리가 있는데, 겉모습은 다른 송아지들과 똑같습니다. 하지만 그들은 “생물학적 위험”을 지닌 존재입니다.
또한 실험이 끝난 후 박테리아를 제거하는 편리한 방법도 제공했습니다. 실험 참가자들은 포르피란 복용을 중단하면 됐습니다. 적어도 이론상으로는 그랬습니다.
연구진은 변형된 미생물을 쥐와 래트에게 시험한 후 두 가지 인체 실험을 실시했습니다. 한 실험은 건강한 자원봉사자 39명을 대상으로 했고, 다른 실험은 장용성 고옥살산뇨증이라는 질환을 앓고 있는 자원봉사자 20명을 대상으로 했습니다. 장용성 고옥살산뇨증은 신체가 옥살산을 너무 많이 흡수하여 잦은 신장 결석을 유발하는 질환입니다.
실험 참가자들에게는 박테리아가 가득 든 알약이나 삼킬 수 있는 위약이 제공되었습니다.
연구자들은 변형된 미생물이 건강한 참가자의 장에 안전하게 정착하여 옥살산 수치를 감소시킬 수 있다는 것을 발견했습니다.
그리고 대부분의 참가자의 경우, 포르피란 복용을 중단한 후 박테리아가 사라졌습니다.
하지만 건강한 사람 4명에게는 해초 보충제를 끊은 뒤에도 증상이 계속 나타났습니다.
이 연구 참여자들은 항생제 치료를 받았는데, 두 사람에게서 변형된 미생물을 성공적으로 제거했지만, 다른 두 사람에게서는 변형된 미생물이 그대로 남아 있었습니다.
“우리의 박테리아가 그 대상자들에게 여전히 존재할 가능성이 있습니다.”
휘태커 박사가 말했다.
이는 새로운 상황이기는 하지만, 휘태커 박사는 걱정할 이유가 없다고 말했습니다.
“우리가 도입한 유전자, 박테리아, 활동은 건강한 장에서 흔히 발견되므로, 초기 적용은 비교적 안전하다고 생각했습니다.”라고 그는 말했습니다.
인간 장에서 돌연변이된 박테리아
건강한 참여자의 장에 남아 있는 유전자 조작 박테리아가 성공한 이유는 포르피란이 아닌 다른 음식을 먹도록 돌연변이를 일으켰기 때문입니다.
그래서 포르피린이 제거되자 장내 세균은 다른 것을 먹기 시작했습니다. 세계 최초 유전자 편집 돼지-인간 간 이식
사진은 수술복을 입은 네 사람을 클로즈업으로 찍은 것입니다.
이 실험은 “이종이식”으로 알려진 동물-인간 장기 이식의 소규모이지만 점차 확대되고 있는 연구의 일환입니다. 하지만 이것이 간 이식의 해결책일까요?
또한 이 미생물은 신장결석 그룹의 일부 참가자에게서 옥살산 분해 효율이 떨어지도록 돌연변이를 일으켰습니다.
박테리아는 서로 유전자를 교환할 수 있어서 매우 빠르게 새로운 특성을 진화시킬 수 있습니다.
휘태커 박사에 따르면, 연구팀은 변형된 미생물이 돌연변이를 일으킬 가능성이 있다는 것을 알고 있었지만 실험실 연구나 건강한 자원봉사자에게는 그다지 큰 문제가 되지 않았기 때문에 그런 일이 일어난 것에 “놀랐다”고 합니다.
포스터 박사는 이것이 박테리아를 다루는 데 있어서 알려진 문제라고 말했습니다.
“이 박테리아들은 항상 DNA를 교환합니다. 그리고 그 교환의 대부분은 우리에게 유익할 가능성도 있고, 해로울 가능성도 있습니다.”
“[DNA 교환]은 이 균주나 이 기술의 특징이 아니라 박테리아의 특징입니다.”
흥미로운 과학은 미래에도 활용될 수 있습니다
이 임상 시험은 팀에 의해 종료되었지만, 휘태커 박사와 포스터 박사는 둘 다 이것이 미래에 제공할 수 있는 전망에 흥분했습니다.
“치료 결과에는 실망스럽지만, 저는 이것 뒤에 흥미로운 과학적 근거가 있다고 생각합니다. 우리는 이를 계속 연구하고 있습니다.”
휘태커 박사가 말했다.
스탠포드 연구팀은 이제 돌연변이에 대한 “삼중 안전 장치”를 제공할 3가지 필수 유전자를 갖춘 새로운 박테리아 균주를 설계했습니다.
연구팀은 아직 이 새로운 균주를 환자에게 시험하지 않았지만, 연구자들이 실험실에서 박테리아를 시험했을 때 유전자 추가로 제공되는 보호 효과를 우회할 수 없었습니다.
포스터 박사는 이 논문에서 박테리아를 이용해 염증성 장 질환은 물론 장암까지 치료할 수 있다는 점을 강조했다.
그는 “어떤 경우에는 치료제로 사용할 수 있는 종이 이미 존재할 수 있으므로, 그 자연종을 다시 자연에 돌려보내는 것에는 이점이 있을 것”이라고 말했다.
“하지만 어떤 경우에는 유전자 변형을 통해 치료를 제공하는 것이 훨씬 더 효율적인 방법이 될 수 있습니다.”
“이 논문은 그 과정에서 중요한 단계입니다.”
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게시됨 어제 오전 5시 30분
