보도자료 장내미생물유전자의장관련감염질환유도원리규명 - 항생제오용으로발생하는장관련감염질환의진단및치료에기여
. 1. 연구의필요성 항생제의복용은장내미생물군집변화와더불어미생물에의해생산되는대사산물의 변화, 세균신호전달물질의감소등을유발하여인체의장면역시스템을약화 시키며다양한질병의원인이될수있다고알려져있다. 입원환자의항생제치료과정중발생하는의료관련감염병인클로스트리디움디피실 감염증 (Clostridium difficile infection, CDI) * 은최근급속도로늘어나미국에서만 연평균 29,000 명의사망자가발생한다. 또한, 항생제복용과관련이높은것으로알려진염증성장질환이나살모넬라등의 감염성질환도최근사회적문제로대두되고있어이에대한원인을규명하고치료 방법을찾기위한투자와노력을아끼지않고있다. 보다정확하고효과적인장질환예방과치료법을찾기위해서는다변적인장내환경을 이해하고장내미생물과병원성세균과의상호작용을검증하는것이중요하다. 2. 연구내용 정상공생미생물균총 * 을가지고있는건강한인체는병원성세균이장내에감염 되면다양한항균작용을통해병원균의침입을이겨낸다. 반면광범위항생제를 지속적으로복용하면병원성세균에대한면역시스템이정상적으로작동하지 않는다고알려져있다. 공생미생물생태계는외부자극에의해분포및구성이변화하게되며특히항생제의 경우는복용중단후정상상태로회복되는데오랜시간이필요한것으로알려져 있다. 이러한사실들은항생제복용후장관감염성세균에대한저항성약화 원인이장내에존재하는마이크로바이옴 (microbiome)* 의변화와관련이높다는것을 보여주고있다. 윤상선교수는암피실린, 반코마이신, 스트렙토마이신및클린다마이신등의 광범위항생제에처리된실험용쥐 * 가대표적병원성세균중하나인콜레라균에 의한감염에매우취약해지는것을확인하고, 이러한현상의원인을장내공생 세균과의상호작용에초점을맞추어이해하고자하였다.
항생제의복용이장내마이크로바이옴에미치는영향을확인하고다양한장내세균 중콜레라균과상호작용하는단일세균종 ( 대장균 ) 을분리동정 * 하였으며, 균주의전체유전체 (whole genome) 분석을통해, 동정된대장균이기존의 대장균과는상이한특징이존재함을밝혀내었다. 이중가장두드러지고중요한차이는신규대장균이매우활성이높은카탈라아제 (catalase) 를생산하는유전자를보유하고있다는점이었으며, 이러한특징이장내 감염성세균의증식및병원성에직접적인영향을미치게됨을밝혀내었다. 3. 연구성과 특정유전자를규명함으로서이후관련질환에서확인및제어를통해항생제에의해발생하는장질환의치료방법을찾는데중요한계기가될것으로기대된다. 또한향후이러한특정유전자들의추가탐색을통해장관관련질환에대한진단및치료용바이오마커를제시하고구체적인치료목표를제시하는데매우큰역할을할것이다.... 이자료에대하여더욱자세한내용을원하시면미래창조과학부김진현사무관 ( 02-2110-2373) 에게연락주시기바랍니다.
연구결과개요 1. ㅇ,, 1,000 (~10 14 ).,.,.,,,. ( ). ㅇ ( ) (species), (, microbiome) (dynamic)... ㅇ.. ㅇ Nature Communications'
2. (A single gene of a commensal microbe affects host susceptibility to enteric infection). ㅇ,,,.,. ( ). ㅇ, (B ) (A ). (genome) B A, B (catalase) ( ). B (reactive oxygen species, ROS). KatE ekate (extra KatE). ekate B, ekate A. ㅇ
(transplantation)., B, ekate B. ㅇ,. ㅇ,, B. ( ) 3. ㅇ.,,.,.
연구이야기 연구를시작한계기나배경은? 연구전개과정에대한소개 연구하면서어려웠던점이나장애요소가있었다면무엇인지? 어떻게 극복 ( 해결 ) 하였는지? 이번성과, 무엇이다른가? 꼭이루고싶은목표와, 향후연구계획은? 기타특별한에피소드가있었다면?
용어설명 1. 장내공생미생물균총 (Gut microbiota) 장내에공생하는미생물들의총합을의미한다. 우리몸에는우리몸을구성하는세포의수를모두합한것보다 10배정도많은수의미생물이존재하며, 500에서 1000 정도의서로다른종들이공생미생물균총을구성하는것으로알려져있다. 또한, 공생미생물이가지고있는유전자는우리몸의세포가가지고있는유전자보다약 100배이상많은것으로보고되고있다. 공생미생물은우리몸의장안에가장많이존재하며, 장내에존재하는공생미생물은우리가만들지못하는소화효소및비타민들을만들어우리몸에제공해준다. 이외에도, 장내공생미생물은장내면역시스템의발달에영향을미치며, 오염된음식을통해유입되는병원성미생물에의한감염을억제하는데에도아주중요한역할을담당한다. 최근에는장내에어떤종류의공생미생물이존재하느냐에따라비만, 당뇨, 염증성장질환, 아토피, 천식과같은다양한인체질환의발병정도가영향을받는다는보고들이이어지고있다. 2. 비브리오콜레라 (Vibrio cholerae) 대규모 (pandemic) 감염질환인콜레라 (Cholera) 를일으키는원인세균이며, 콜레라톡신을생산한다. 오염된식수를통해사람의장내에서감염되며, 감염자는과량의설사증상을보인다. 본연구에서장내병원성세균의모델로이용되었다. 3. 카탈라아제 (catalase) 산화적스트레스 (oxidative stress) 를유발하는과산화수소 (H 2 O 2 ) 를분해하는효소로, 일반적인대장균은 katg 와 kate 2개의카탈라아제유전자를보유하고있으나, 본연구에서신규동정된대장균은 kate 와유사한또하나의카탈라아제유전자를가지고있어, 매우높은산화적스트레스저항성을보인다.
그림설명 그림. 공생세균균총변화가콜레라균감염에미치는영향. 항생제처리후, 증식된 B형대장균 ( 보라색세균으로표현됨 ) 이장내의활성산소농도를감소시켜, 콜레라균의정착및증식에유리한환경을만들게된다. atec : atypical E. coli, B형대장균 ; V. cholerae : 콜레라균
윤상선교수 [ 교신저자 ] 이력사항 1. 인적사항 소속 : 연세대학교 전화 : 02-2228-1824 e-mail : sangsun_yoon@yuhs.ac 2. 학력 2004 년미국 University Cincinnati, College of Medicine ( 박사, 미생물학 ) 2004~2007 년미국 Harvard Medical School ( 박사후연구원 ) 3. 경력사항 2007 ~ 2009년 : 뉴질랜드 University of Otago 미생물학과, 조교수 2009 ~ 현재 : 연세대학교의과대학미생물학교실, 조교수, 부교수 4. 전문분야정보 미생물학 ( 숙주 - 미생물상호작용, 의학미생물학 ) 5. 연구지원정보 2011년 ~ 2016년 : 미래창조과학부중견연구자지원사업 ( 핵심연구, 책임자 ) 2014년 ~ 2016년 : 미래창조과학부기초연구실사업 ( 공동연구원 ) 2016년 ~ 2016년 : 미래창조과학부원천기술개발사업 ( 포스트- 게놈유전체사업, 공동연구원 )