비즈니스 기회
마이크로바이옴이 살모넬라균과 싸우는 방법
장에 서식하고 소화를 돕는 미생물인 마이크로바이옴의 무게는 약 1.5kg입니다. 주로 박테리아로 구성되어 있으며 예를 들어 음식을 통해 소화 시스템에 침투하는 병원균에 대한 보호 효과를 제공합니다.
브라운슈바이크에 있는 헬름홀츠 감염 연구 센터(HZI)의 리사 오즈벨트-블록 박사와 틸 스트로비히 교수가 이끄는 국제 연구팀은 마이크로바이옴이 살모넬라 감염에 대항하는 메커니즘을 조사했습니다.
다른 발견들 중에서도, 그들은 특히 클렙시엘라 옥시토카 종의 박테리아가 여러 가지 방법으로 살모넬라균에 압력을 가한다는 것을 발견했습니다. 결국, 이러한 발견은 언젠가 현재 알려진 감염 치료법과는 완전히 다른 접근법을 취하는 치료법을 개발하는 데 사용될 수 있습니다: 부작용으로 중요한 마이크로바이옴을 약화시키는 항생제를 사용하는 대신, 마이크로바이옴을 특별히 강화하여 살모넬라균에 대한 내성을 강화할 수 있습니다.
연구진은 학술지 '네이처 미생물학(Nature Microbiology)'에 최신 연구 결과를 발표했습니다.
사람이 음식을 섭취하면 장에서 영양소 싸움이 시작됩니다. 마이크로바이옴 내의 다양한 박테리아가 음식을 분해하고 스스로 영양분을 추출하기 시작합니다. 그렇게 함으로써 그들은 그들 사이에서 경쟁할 뿐만 아니라 살모넬라균 또는 장출혈성 대장균(EHEC)과 같은 위험한 침입자와도 경쟁합니다.
마이크로바이옴 내의 특정 박테리아는 살모넬라균에 특히 효과적인 것으로 보이며, HZI 부서 "미생물 면역 조절"의 Osbelt-Block과 Strowig가 이끄는 국제 팀이 현재 발견했습니다.
이 박테리아는 클렙시엘라 옥시토카 종 복합체에 속하며 살모넬라균에 대해 여러 전략을 사용하여 새로운 치료 접근법의 가능성을 제공합니다. 이러한 원칙은 다른 전염병의 치료에도 적용될 수 있습니다.
마이크로바이옴 내의 박테리아는 영양분을 놓고 살모넬라균과 경쟁합니다
클렙시엘라 옥시토카(Klebsiella oxytoca)가 살모넬라균에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 구체적인 메커니즘은 이제 Nature Microbiology에서 읽을 수 있습니다. 이 연구 노력은 HZI뿐만 아니라 오스트리아 그라츠 대학, 로베르트 코흐 연구소(RKI) 및 브라운슈바이크와 하노버에 있는 독일 감염 연구 센터(DZIF)의 과학자들이 참여하는 국제 협력을 통해 수행되었습니다.
클렙시엘라 옥시토카가 살모넬라균에 압력을 가하는 첫 번째 메커니즘은 단순히 먹이를 얻기 위한 경쟁입니다.
"클렙시엘라 옥시토카와 살모넬라균은 같은 음식 선호도를 가지고 있어 같은 영양소를 놓고 경쟁하게 됩니다. 더 많은 이해 당사자가 동일한 것을 원한다면 이는 모든 사람에게 압박을 가하며, 클렙시엘라 옥시토카가 다소 더 적극적이기 때문에 특히 살모넬라균은 뒤처지고 굶주리기 때문에 확산이 중단됩니다"라고 Osbelt-Block은 말합니다.
이전에 독점적으로 해로운 것으로 분류된 독소는 살모넬라균을 억제할 수 있습니다
클렙시엘라 옥시토카(Klebsiella oxytoca) 균주의 대부분은 인간의 장에 해로운 것으로 알려진 독소를 분비하는 능력을 가지고 있습니다. 놀랍게도, 연구팀은 이제 클렙시엘라 옥시토카 독소가 살모넬라균에 대해서도 효능을 나타낸다는 것을 발견했습니다.
이 발견은 부분적으로 패러다임의 변화를 나타냅니다. 이전에는 부정적인 영향으로만 인식되었던 살모넬라균과 싸우는 독소의 새로운 능력은 이전의 가정에 도전합니다.
"살모넬라균에 대한 독소의 영향은 진화론적 관점에서 독소의 방출을 설명할 수 있습니다. 흥미롭게도, 독소를 생산할 수 있는 균주는 특히 어린이의 마이크로바이옴에서 발견됩니다. 일부 연구에서는 거의 두 번째 어린이에게서 독소를 생성하는 균주가 발견됩니다. 이 관찰은 적어도 이론상으로는 어느 정도 일리가 있습니다"라고 Strowig는 말합니다.
그럼에도 불구하고, 과학자들은 독소의 방출을 촉진하는 것을 치료 옵션으로 선택하지는 않는다.
"독소의 해로운 영향은 전경에 두드러지게 남아 있습니다. 따라서 살모넬라 감염을 예방하거나 퇴치하기 위해 클렙시엘라 옥시토카의 수준을 안정적인 평균으로 유지하는 것이 바람직합니다"라고 Osbelt-Block은 말합니다.
연구팀은 이미 이것이 어떻게 달성될 수 있는지에 대한 징후를 확인했습니다. 분명히, 단순당이 많이 함유된 식단은 클렙시엘라 옥시토카가 더 많은 독소를 방출하도록 촉발하는 반면, 저설탕 식단은 독소 생성을 감소시킵니가.
다양한 마이크로바이옴이 살모넬라균을 예방합니다
연구원들은 현재 클렙시엘라 옥시토카(Klebsiella oxytoca)와 독소 방출 수준을 조절하기 위한 대안적이고 보다 표적화된 접근법을 모색하고 있습니다.
"특정 식이 변화나 특정 물질의 섭취를 통해 클렙시엘라 옥시토카에 영향을 미치는 것과 같은 효과적인 방법을 식별할 수 있다면 마이크로바이옴의 표적 강화라는 완전히 새로운 관점을 제시할 수 있을 것입니다."
중증 살모넬라균 감염에 대한 현재의 치료 옵션을 고려할 때, 이는 큰 진전이 될 것입니다: 항생제가 현재 투여되고 있으며, 항생제는 항상 장내 마이크로바이옴을 교란합니다. 최근 몇 년 동안 항생제 사용 증가가 마이크로바이옴에 미치는 지속적인 영향이 점점 더 분명해지고 있습니다.
"항생제는 마이크로바이옴의 다양성을 감소시킵니다. 그리고 다양한 마이크로바이옴은 건강하고 중요한 것으로 알려져 있습니다. 덧붙여서, 이것은 살모넬라균에 대한 내성에도 적용됩니다: 마이크로바이옴에 더 많은 다른 균주가 있을수록, 클렙시엘라 옥시토카와 같은 일부 균주가 나머지 자원을 놓고 살모넬라균과 경쟁할 가능성이 커집니다"라고 Osbelt-Block은 말합니다.
새로 확립된 방법은 마이크로바이옴의 다른 박테리아도 조사할 수 있습니다
클렙시엘라 옥시토카와 그 가까운 친척인 오스벨트-블록에 구체적으로 영향을 미치는 방법을 찾는 것 외에도 스트로윅과 그들의 팀은 클렙시엘라 옥시토카의 작용 방식을 더 잘 이해하기 위해 노력하고 있습니다.
이를 위해 그들은 박테리아가 동물의 소화관에 있는 동안 박테리아의 유전자를 켜고 끄는 것을 특이적으로 전환하고 있습니다. 연구진은 이미 지난 2월 세균학 저널(Journal of Bacteriology)에 이 방법의 적용에 관한 논문을 발표했다.
CRISPR 유전자 가위의 적용과 관련된 이 기술은 마이크로바이옴에서 다른 박테리아의 기능을 분석하는 데에도 사용할 수 있습니다. 전문가들은 마이크로바이옴이 종종 500종 이상으로 구성되어 있다고 추정하기 때문에 아직 밝혀야 할 것이 많습니다.
이상의 기사는 2024년 6월 11일 Phys.org에 게재된 “How members of the microbiome specifically fight Salmonella infections”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : How members of the microbiome specifically fight Salmonella infections (phys.org)
* 추가정보 출처 : An adapted method for Cas9-mediated editing reveals the species-specific role of β-glucoside utilization driving competition between Klebsiella species | Journal of Bacteriology (asm.org)