항생제 없이 약한 전류로 세균 억제하는 패치 [고든 정의 TECH+]

[서울신문 나우뉴스]

블라스트 패치. 사진=University of Chicago/University of California San Diego

항생제 내성균은 점점 해결하기 어려운 문제가 되어가고 있습니다. 세균들이 반복적으로 항생제에 노출되어 점점 내성이 생기는 것도 문제지만, 인구가 노령화되면서 면역이 약한 노인 인구가 자꾸만 늘어나고 당뇨처럼 감염에 취약한 만성 질환을 가진 사람도 자꾸만 증가해 문제의 심각성을 더하고 있습니다.

기본적으로 항생제 내성균을 치료할 수 있는 것은 내성균도 죽일 수 있는 새로운 항생제입니다. 하지만 불행하게도 새로운 항생제를 개발하는 속도보다 내성 발현 속도가 빠르고 앞서 말한 이유로 감염에 취약한 인구가 많아지면서 매년 항생제 내성균 감염으로 사망하는 사람의 숫자가 늘어나고 있습니다. WHO에 의하면 2019년에만 127만 명이 항생제 내성균으로 사망했는데, 앞으로 이 숫자는 급격히 늘어날 것으로 우려됩니다.

따라서 과학자들은 항생제 내성균을 치료할 수 있는 새로운 항생제 개발에 나서는 한편 항생제를 사용하지 않고 다른 방법으로 세균을 잡을 수 있는 기술을 연구하고 있습니다. 시카고 대학 화학과 및 UC 샌디에이고의 과학자들은 약한 전류를 이용해 세균을 억제하는 새로운 접근법을 개발했습니다.

연구팀이 주목한 것은 피부에 살고 있는 세균인 표피 포도상구균(Staphylococcus epidermidis)이었습니다. 이 세균은 정상적인 면역을 지닌 사람의 피부에서는 별다른 문제를 일으키지 않지만, 면역이 약해지거나 혹은 피부에 상처가 생기는 경우 표면에 생물막(biofilm)을 형성하면서 증식해 감염을 일으킵니다. 특히 환자에 몸에 삽입하는 관인 카테터나 다른 기구에 감염을 일으키기 때문에 골치 아픈 병원 내 감염균입니다. 물론 이 세균 역시 항생제에 자주 노출되다 보니 내성이 생겨 과거처럼 항생제에 잘 듣지 않습니다.

연구팀은 표피 포도상구균이 산성 환경에서는 전기적인 흥분성을 보이는 데 주목했습니다. 이렇게 흥분 상태에 있는 세균은 생물막을 잘 형성하지 않고 증식 속도도 느려집니다. 연구팀은 돼지 피부를 이용해 인위적으로 전기 자극을 주고 약산성 환경을 만들어 표피 포도상구균을 억제할 수 있는지 조사했습니다.

연구팀이 개발한 블라스트(BLAST, Bioelectronic Localized Antimicrobial Stimulation Therapy) 패치(사진)는 1.5볼트의 약한 전류를 10분 간격으로 10초 동안 방출합니다. 이 정도 약한 전류는 거의 느낌도 없고 인체에 무해하지만, 피부에 살고 있는 세균에게는 적지 않은 영향을 미칠 수 있습니다. 돼지 피부를 이용한 동물 실험에서 블라스트 패치는 생물막 형성을 크게 줄이고 박테리아 숫자도 1/10 수준으로 줄이는 것을 확인했습니다. 생물막은 세균이 분비하는 물질로 만들어진 필름 같은 막으로 세균을 나쁜 환경에서 보호하는 역할을 합니다. 세균에게는 생존에 꼭 필요한 도구지만, 감염균을 제거해야 하는 인간 입장에서 보면 항생제나 면역 시스템의 공격을 차단하는 골치 아픈 장애물입니다.

따라서 약한 전기 자극으로 생물막 형성과 세균 증식을 억제할 수 있다면 항생제 내성균 치료에 상당한 도움이 될 수 있습니다. 사실 세균이 증식하지 않고 피부에서 일정한 수준으로 가만히 있는 수준이라면 아예 치료가 필요하지 않을 수 있습니다. 항생제가 더 잘 듣게 만드는 것은 물론 항생제 없이도 치료가 가능해지면 항생제 사용 빈도가 줄어들면서 항생제 내성 발현 가능성도 줄어들게 됩니다.

물론 실제 이 기술을 실제 사람에 적용하기 전까지 많은 검증 과정이 필요합니다. 그리고 원리상 모든 세균이 아니라 표피 포도상구균 같은 일부 세균에만 적용이 가능합니다. 하지만 항생제 없이 세균 억제가 가능하다면 앞서 언급한 것처럼 여러 이점이 있는 만큼 충분히 시도해 볼만한 방법이라고 생각됩니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com