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[연구자의 주거래은행] 항생제내성균주은행
생명과학 knrrc (2018-10-10 10:55)
항생제내성균주은행

항생제내성균주은행

서울여자대학교 항생제내성균주은행 신은주 은행장

20세기의 가장 위대한 발명품의 하나로 일컫는 항생제는 1928년 알렉산더 플레밍이 푸른 곰팡이의 일종인 Penicillium nonatumPenicillium chrysogenum에서 항균 활성을 발견하고 1941년 영국에서 임상 실험에 성공한 이래 인류의 생명을 위협하는 세균 감염의 치료에 널리 사용되게 되었다. 하지만 사용 후 얼마 되지 않아 페니실린에 죽지 않는 내성 포도알균이 등장하였고 현재는 항생제 내성 세균에 의한 질병 치료의 어려움이 전세계적으로 시급한 문제로 대두되고 있다. 영국 정부가 경제 전문가 짐오닐(Jim O’neill)에게 위탁한 ‘항생제내성보고서’는 매년 70만명이 항생제 내성균에 의해 생명을 잃고 있으며 이대로 항생제 내성의 확대를 해결하지 못한다면 2050년에는 슈퍼박테리아 감염 사망자가 세계적으로 연간 1천만 명씩 발생할 수 있다고 경고하였다. 여기에 덧붙여 신세대 항생제가 개발되지 않는다면 2050년에 항생제 내성 확산에 따른 세계 각국의 대응 비용이 연간 63조 파운드(약 11경 원)로 치솟을 것으로 전망하였다. 특히 우리나라는 임상은 물론 농축산에서도 항생제 사용을 많이 하고 있어 항생제 내성 세균의 발생 비율이 매우 높다. 

항생(균)제가 항균 효과를 나타내는 기전을 5가지로 요악하면 1) 세균의 세포벽 합성을 억제하거나 2) 세균의 세포막 구조와 기능을 변화시키거나 3) 세균의 단백질 합성을 억제하거나 4) 세균의 대사를 억제하거나 5) 세균의 핵산 대사를 방해하는 것이다. 항균 활성에 필수적인 조건들을 살펴보면 세균이 항생제에 대한 내성을 어떻게 얻게 되는지 이해할 수 있다. 만약 항생제가 작용점에 도달하지 못하거나 또는 작용점이 아예 존재하지 않거나 변화되어 항생제가 작용하지 못한다면 세균은 내성을 나타내게 된다. 세균은 몇 가지 방법들 중 한 가지 또는 두 가지 이상의 방법으로 효과적으로 항생제에 대항하게 되며, 여러 기전이 동원 될 때 내성의 정도도 증가한다. 세균의 항생제에 대한 내성은 원래 선천적으로 가지고 있는 내재적 내성과 획득 내성으로 구분할 수 있는데, 획득 내성은 돌연변이 또는 새로운 내성 유전자의 획득에 의한 것으로 나눌 수 있다.

항생제 내성 문제를 해결하기 위해서는 다양한 분야의 연구자들이 항생제 내성 세균의 내성기전에 대한 연구, 검색기기 및 시약 개발, 구조-활성 연구, 신약 개발 및 대체 항생제 개발이 활발히 이루어져야 한다. 여기에는 다양한 특성의 인증된 연구소재와 관련 정보가 반드시 필요하다. 이연희 교수(서울여대)는 G7과제를 수행하면서 다양한 분야의 연구자들이 필요로 하는 세균들을 항생제 종류별 내성 정도, 내성을 나타내는 기전, 내성 유전자의 특성 및 그 밖의 분자유전학적 특성 정보에 따라 적은 비용으로 손쉽게 제공할 수 있는 연구소재은행의 필요성을 인식하여 항생제내성균주은행을 제안하였다. 이에 따라 항생제내성균주은행은 1999년부터 과학기술정보통신부/한국연구재단의 특성화 장려사업으로 지원받아 운영되어 오고 있으며 현재는 미생물 중점 연구소재은행의 역할을 수행하고 있다. 

전 세계적으로 국가마다 자국의 생명 및 유전자원의 보호에 많은 힘을 기울이고 있으며 생물다양성협약(Convention on Biological Diversity, CBD)과 세계무역기구(World Trade Organization, WTO) 체제 출범 등으로 인하여 생명자원의 배타적 권리 인정과 자원에 대한 국가전략이 강화되고 있는 실정이다. 항생제내성균주은행은 다양한 분야의 연구자들간 소통과 협력의 구심점 역할을 수행하는 것을 목표로 경제협력개발기구(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)가 규정한 생물자원은행의 기능인 확보, 기탁, 보존, 분양, 서비스, 및 자문을 충실히 이행하고 있다.

현재 문제가 되는 항생제내성세균뿐 아니라 임상, 농축산 유래의 세균과 환경에서 세균을 확보하는 등 같은 종류의 세균이라도 다양한 유래의 세균을 직접 분리하거나 연구자들로부터 기탁받아 확보하고 있으며 이들을 내성 기전에 따라 분류하여 보관하고 있다. 지속적인 소재의 확보 및 특성 연구는 소재의 종류와 수, 그리고 소재의 정보 확대로 이어지고 있다. 이 과정에서 얻은 정보는 소재와 함께 제공하여 연구자들에게 도움을 주고 있다. 현재 보유 중인 약 26,000 균주 중 62속 12,423 균주를 웹페이지(www.ccarm.or.kr)에서 수요자가 직접 DB 검색을 하여 필요한 균주를 선택하고 분양 신청을 할 수 있다. 보유 소재들의 생존성과 항생제내성 특성이 변화하지 않도록 보존하는 데 주력하여 액체질소, 초저온 냉동 및 동결건조 보존을 위한 시설을 가동, 유지하고 있으며 모든 분양 균주에 대하여 생존성과 오염에 대한 품질검사를 수행하고 있다. 

현재까지 대학, 국공립 출연연구소 및 기업에 9,941 균주를 분양하였고 분양 받아간 소재를 활용하여 342편 논문이 생산되었다. 항생제내성균주은행은 소재를 분양하는 일 외에도 직접 다루기 어려운 타 분야의 연구자들을 위하여 248건에 이르는 소재를 활용한 실험 서비스 제공과 내성 세균의 보관 및 취급 방법 자문을 수행하였다. 초·중등 학생, 미생물 전공 관련 학부생, 전문 연구자 및 세균과 관련된 연구자에게 워크숍, 세미나, 실험서 제작, e-실험서 개발, 과학교실 등으로 지식 확산에 기여하고 있다. 연구소재은행 운영의 경험으로 미생물은행 모범운영지침 제작, 연구소재은행 운영체계 구축 및 표준 문서 제작에 참여하여 선도적인 역할을 수행하고 있으며 국내외 미생물 소재은행들과 네트워크를 통하여 운영 기법의 최신화와 표준화를 이끌어가고 있다. 

항생제내성균주은행의 역할과 기능
<항생제내성균주은행의 역할과 기능>

○ 항생제내성균주은행 국제협력
2000년~현재 Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI) 회원
2003년~현재 World Data Center for Microorganisms (WFCC-WDCM) 회원
2007년~현재 Int'l Society of Biological and Environmental Repositories (ISBER) 회원
2008년~현재 Asian Network of Research Resource Centers (ANRRC) 회원
2009년~현재 Biological Repositories 회원
2011년~2015년 탄자니아 국립공원 야생동물 연구센터와의 생물자원 협력사업 참여

○ 항생제내성균주은행의 소재를 활용한 대표성과 
국내의 다양한 국공립연구소, 대학교, 기업체 벤처기업의 신규 항생 물질의 연구 개발에 참여, 특히 초기의 검색 단계와 개발 후 검증 과정에 항생제내성균주은행의 소재를 사용하고 있다.
 - 한국화학연구소의 2,560개의 선도물질의 항균 활성 물질 선발 
 - KIST와 중외제약 공동 페넴 항생제 개발
   (이후 중외제약의 페넴계 제네릭항생제 1호 프리페넴)
 - 서울대학교 이병재 교수팀의 ‘항생 활성을 나타내는 펩타이드’ 발굴에 항균 활성 측정
 - 동화약품 DW224a 개발 초기 위탁연구
   (이후 국산 신약 제23호로 허가 받은 플루오로퀴롤론 항생제 자보란테)
 - (주) 대상의 라이신생산 균주의 항생제감수성 검증으로 EFSA (European Food Safety
   Authority) 기준 통과 
 - 인트론바이오테크롤로지의 파지 신약의 항균활성 측정 (Rephacin 임상2상 진행 중) 

○ 분양 안내
 1) 분양형태
대부분의 미생물 균주는 밀봉된 pyrex ampoule에 동결 건조된 상태로 분양하며, 일부는 활성화 된 상태로 분양한다. 분양이 금지된 균주는 DNA 또는 사균체의 분양이 가능하다.

 2) 분양신청절차 
1. 미생물 분양신청서를 온라인, 이메일, 우편으로 신청 
2. 미생물 분양신청 확인 및 분양 적절성 및 재고 파악
3. 미생물 분양신청 확인 
4. 미생물 분양 비용 청구 및 입금 
5. 분양 미생물의 발송배송인수인수완료 또는 이의신청 
(자세한 내용은 항생제내성균주은행 홈페이지를 참조하거나 담당자에게 문의)

 3) 내성 Type 별 균주 분양 안내
각 항생제에 대한 내성균종별, 내성기전 타입별로 내성 세균을 분양하고 있다. 또한 신약 검색을 위한 각종 균주와 균주세트가 새롭게 정리되었다(자세한 내용은 홈페이지의 데이터베이스 참조).
  - Methicillin resistant Staphylococcus aureus 항균활성 검색 세트
  - Vancomycin resistant enterococci 항균활성 검색 세트
  - 기전별 quinolone계 항생제 내성균 활성검색 세트
  - 그람양성내성균 항균활성측정 세트
  - 환경 분리 ESBL 생산 E. coli 세트
  - 신규항생제의 1차 항균활성측정용 세트
  - 신규항생제의 항균활성측정용 세트
  - β-lactamase 종류별 억제활성검색 세트
  - Macrolide계 항생제 내성 S. pneumoniae 세트
  - Quinolone계 항생제 내성 S. pneumoniae 세트 
  - Nalidixic acid resistant recipient 균주 세트 
  - Viginal infection 균주세트
  - 피부 여드름 균주 세트
  - Methicillin resistant Staphylococcus aureus ST 별 세트
  - Quinolone reduced resistance 균주 세트
  - P. aeruginosa-PAO1, Deletion Mutant (MexA, MexB, MexAB, OprD, OprM 및 MexR)
  - ESBL 내성유전자 균주 세트(TEM15, TEM52, SHV2a, SHV12, PSE1, PSE2, CMY1, CTX1,
    CTX2, CTXM-14)
  - E. coli 집락 크기별 균주 세트
  - Campylobacter항생제 감수성 균주 세트
  - Serotype별 Salmonella enterica 균주 세트

<소재분양 문의>

항생제내성균주은행(Culture Collection of Antimicrobial Resistant Microbes, CCARM)
· 주소 서울시 노원구 화랑로 621 서울여자대학교 제1과학관 425호
· 홈페이지: http://www.ccarm.or.kr
· 이메일: ccarm1004@swu.ac.kr
· 대표전화: ccarm1004@swu.ac.kr

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