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Research Highlights

Effects of prophage regions in a plasmid carrying a carbapenemase gene on survival against antibiotic stress.

  • Kim SY, Ko KS.
  • Int J Antimicrob Agents.2018 Sep 18.pii:S0924-8579(18)30261-9. doi: 10.1016/j.ijantimicag. 2018.09.002.
  • 논문대표사진

1. 연구를 진행했던 소속 기관에 대한 간단한 소개
저는 성균관대학교 의과대학에 항생제 내성 세균 연구실 (Antimicrobial Resistant Pathogen Research Lab)에서 연구하고 있는 김소연이라고 합니다.
저희 연구실은 고관수 교수님의 지도 하에 “항생제 내성(antibiotic resistance)” 이라는 연구 주제로 현재 11명의 학위과정의 학생과 연구원이 함께 연구하고 있습니다. 저희는 주로 병원성 세균인 아시네토박터균(Acinetobacter baumannii), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 폐간균(Klebsiella pneumoniae), 대장균(Escherichia coli)을 바탕으로 이들의 항생제 내성 메커니즘을 밝히고, 내성균에 대한 치료 효과를 높이는 방안을 마련하는 연구를 수행하고 있습니다.

2. 연구 과정 소개 및 연구 결과의 소개
이번에 제가 소개 드릴 논문은 실제 임상 환자에게서 분리가 된 폐간균(Klebsiella pneumoniae)에서 carbapenem 항생제에 고도 내성을 나타나게 하는 유전자인 NDM-1을 포함한 plasmid의 특징을 연구에 대한 것입니다. NDM-1 생성 세균은 2010년에 인도에서 처음 알려진 이래로 당시 우리나라에서도 큰 이슈가 되었던 항생제 내성 세균입니다. 그 이후부터 현재에 이르기까지 국내에서 NDM-1 생성 세균의 감염은 단 시간에 병원 내 사망으로 이어지는 위협적인 세균으로 자리 잡고 있습니다.
저는 이러한 NDM-1 유전자를 가지고 있는 plasmid를 먼저 플라스미드 전체 서열 분석 (whole plasmid sequencing)을 통해 유전적 특징을 집중적으로 분석하는 과정에서 NDM-1 plasmid 내에는 기존에 보고된 바가 없는 특정 prophage 유전자 영역이 존재하고 있음을 발견하였습니다.
이를 바탕으로 NDM-1 plasmid에서 발견된 다양한 prophage의 기능 연구를 좀 더 면밀하게 조사 해보기 위해서 유전자 결실 과정을 거친 후 carbapenem 항생제를 포함해 다른 항생제들의 환경에 노출시켰을 때 이들의 stress response에 관한 조절 네트워크를 규명하고자 하였습니다.

그 결과 plasmid 내에 prophage 영역이 각종 stress에 관련된 전사 인자 및 내성 유전자들의 높은 발현량을 보임으로써 phage가 항생제 내성 세균의 생존에 있어서 유리하게 작용이 되는 것을 증명하게 되었습니다.
또한 NDM-1 plasmid 내 phage의 존재가 carbapenem 항생제뿐만 아니라 현재 임상에 널리 쓰이는 다른 항생제들에 대해서도 월등한 생존률을 나타내도록 한다는 것을 밝혀냄으로써 NDM-1 유전자를 가진 슈퍼 박테리아에 관한 새로운 진화적 이점을 제시할 수 있었고, 나아가 현재 다재 내성 세균의 감염 치료를 위한 최후의 수단으로 여겨지는 carbapenem 항생제의 새로운 내성 메커니즘을 제안 할 수 있을 것이라고 생각합니다.

 

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