체외 혈액 정화 장치→항생제 쓰지 않고 치료한다

UNIST 연구팀, 감염 잡는 혈액 정화 기술 개발

[아이뉴스24 정종오 기자] 끈적한 혈전에 세균을 달라붙게 해 혈액 속 세균을 제거하는 기술이 개발됐다. 항생제 내성 세균까지 제거할 수 있어 패혈증과 같은 치명적 전신 감염 치료법 개발에 도움이 될 것으로 보인다.

울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 강주헌 교수팀은 인공 혈전을 이용한 체외 세균 정화 장치를 개발했다고 26일 발표했다. 혈액 투석처럼 감염 혈액을 체외로 빼낸 뒤 세균을 인공 혈전에 흡착시켜 제거하고 다시 체내로 넣는 기술이다.

개발된 체외 혈액 정화 장치(eCDTF)는 튜브 중앙에 나선형 구조체가 삽입된 형태다. 나선형 구조체 안쪽에는 인공 혈전이 끼워져 있다. 튜브를 따라 흐르는 혈액 속의 세균이 끈적끈적한 인공 혈전에 달라붙어 제거된다.

인공혈전(CDT)은 다양한 혈장 단백질로 구성돼 그람양성·음성균을 효과적으로 흡착하도록 설계됐다. [사진=UNIST]

인공 혈전은 백혈구 등 세포 성분 없이 혈장 단백질로만 구성돼 있어 장치 표면에 세균이 잘 달라붙도록 돕는다.

이 체외 혈액 정화 장치는 황색포도상구균, 대장균 등 그람양성·음성균은 물론 항생제 내성균과 사람 분변 유래 세균까지 90% 이상 제거할 수 있었다.

메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)에 감염된 쥐를 대상으로 한 전임상 실험에서도 우수한 효과가 입증됐다. 단 3시간의 체외 순환 치료만으로도 혈중 세균 수와 염증 수치가 눈에 띄게 감소했다.

간과 비장 등 주요 장기 내 침투균도 크게 줄었다. 이 정화 치료를 받지 않은 대조군이 7일 이내 모두 사망한 것과 달리 치료를 한 번 받은 경우 약 33%, 이틀 연속으로 했을 땐 100%의 생존율을 기록했다.

연구팀은 혈액 속 유체 흐름에서 착안해 이 같은 기술을 개발했다. 혈액 속에는 적혈구, 백혈구, 혈소판 등 다양한 세포가 섞여 있다. 그중 유연한 적혈구는 혈류 중심부로 몰리고 딱딱하고 작은 혈소판은 혈관 벽 쪽으로 밀려나는 변연화 현상이 발생한다.

연구팀은 세균 역시 혈소판처럼 작고 딱딱해 적혈구에 밀려날 수 있다고 보고 이를 최대화할 수 있도록 정화 장치 구조를 설계하고 혈액 속도를 조절했다.

강주헌 교수는 “이번 기술은 항생제를 쓰지 않고도 다양한 병원성 세균을 직접 제거할 수 있어 균혈증, 패혈증과 같은 감염 치료의 접근 방식을 바꿀 수 있는 계기가 될 것”이라고 말했다.

강 교수는 “기존 장치에서 보고됐던 일부 미해명 세균 제거 현상도 과학적으로 설명할 수 있게 돼 관련 기술의 임상 적용 가능성도 한 층 높아졌다”고 설명했다.

연구 결과(논문명: Red Blood Cell-Induced Bacterial Margination Improves Microbial Hemoadsorption on Engineered Cell-Depleted Thrombi, Restoring Severe Bacteremia in Rats)는 국제학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 4월 26일 온라인으로 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)