천연항생제 종류 천연 유래 항생제 페니실린

미생물을 직접 억제하거나 죽이는 항생제

특정 질병은 특정 병원균 때문에 생긴다. 그중 독일의 에를리히는 매독균을 억제하는 특효약을 발견하기 위해 노력했으며 무려 606번의 실험 끝에 비소화합물인 살바르산 606호를 만들어냈다. 당시 매독 치료제로 썼던 수은은 부작용이 많고 효과는 적었던 것에 비해, 살바르산은 화학요법이 가능하다는 것을 보여준 최초의 사례였다.

그러나 여러 항생물질은 인간에도 해롭다는 것이 문제였다. 그런 점에서 페니실린은 인체에 비교적 해롭지 않은 항생물질이라는 점에서 놀라운 것이었다. 진정한 의미의 ‘기적의 약물’인 항생제는 영국의 알렉산더 플레밍이 찾아냈다.

플레밍은 1881년 스코틀랜드에서 농부의 아들로 태어났다. 그는 13세에 런던으로 가서 안과의원을 개원하고 있던 형의 집에서 폴리테크닉 공업학교를 졸업한 뒤 의학공부를 하기위해 세인트 메리 의과대에 들어갔다.

플레밍은 미생물학자가 됐다. 그는 페트리접시라는 특수한 배양접시에 미생물을 키우면서 미생물의 성장을 억제하는 물질을 찾아내는 일에 관심을 가지고 있었다. 그는 이런 연구를 통해 눈물에서 추출한 라이조자임이라는 효소가 몇몇 박테리아의 성장을 억제한다는 사실을 밝힌 바 있다.

종종 위대한 발견에는 행운이 따르는 법이다. 플레밍이 일하던 실험실의 아래층에서는 곰팡이를 연구하던 라투슈가 실험을 하고 있었다. 1928년 여름 플레밍은 포도상구균을 기르던 접시를 배양기 밖에 둔 채로 휴가를 다녀왔다. 휴가에서 돌아온 플레밍은 페트리접시를 확인하던 중 푸른색 곰팡이가 페트리 접시 위에 자라있고 곰팡이 주변의 포도상구균이 깨끗하게 녹아있는 모습을 발견했다.

그는 곰팡이가 포도상구균의 성장을 막고 있다는 것을 알아차렸다. 그가 평소 항균작용에 관심을 가지고 있었기에 그런 해석을 내릴 수 있었다. 나중에 알려진 사실이지만, 푸른곰팡이의 대부분은 페니실린을 만들지 못하고 오직 페니실리움 노타툼(Penicillium notatum)만이 페니실린을 만든다. 그리고 이 특별한 곰팡이는 아래층의 라투슈의 연구실에서 올라와 플레밍의 페트리 접시에서 자리를 잡고 자란 것이었다.

플레밍은 문제의 곰팡이를 배양했다. 그리고 배양된 곰팡이를 새로운 액체 배지에 옮기고, 다시 1주일이 지난 뒤 배양액을 1000분의 1까지 희석했는데도 포도상구균의 발육이 억제됐다. 이로써 곰팡이가 생산해 내는 어떤 물질이 강력한 항균작용을 나타낸다는 점이 확실해졌다. 그 곰팡이는 페니실리움(Penicillium)속에 속했으므로 그 이름을 따서 곰팡이가 만든 물질을 페니실린(penicillin)이라고 불렀다.

페니실린은 포도상구균 외에도 여러 종류의 세균에 대해 항균작용을 나타냈다. 특히 연쇄상구균, 뇌수막염균, 임질균, 디프테리아균 등 인간과 가축에 무서운 전염병을 일으키는 병원균들에 효과가 컸다. 이와 더불어 페니실린이 다른 약물들에 대체로 취약한 인간의 백혈구에 전혀 해를 끼치지 않는다는 점과 페니실린을 생쥐에 주사하여도 거의 해가 없다는 사실을 확인했다. 플레밍은 이듬해인 1929년 연구결과를 ‘영국 실험병리학회지’에 발표했다.

그러나 플레밍을 실망시키는 실험 결과들이 연이어 나오기 시작했다. 플레밍이 토끼의 혈액 속에서 페니실린의 항균력을 측정한 결과 그 효과가 30분도 지속되지 않았다. 또 동물 장기를 세균이 포함된 용기에 넣었다가 다시 페니실린 용액에 담그자 동물 장기 표면의 세균은 멸균됐으나 장기 내부의 세균은 남아 있었다. 플레밍은 페니실린이 조직 내부로 침투하지 못한 것으로 보고 그만 페니실린 연구를 포기할 생각까지 했다.

또한 페니실린 상용화에는 중요한 장애물이 있었다. 바로 페니실린을 약품으로 정제하는 것. 곰팡이를 직접 인간에게 투입할 수는 없기 때문에 페니실린을 정제해야 하는데 플레밍에게 쉬운 일이 아니었다.

페니실린 상용화

플레밍의 위대한 발견은 오스트리아 출신 플로리와 유대계 독일인 체인 덕분에 사장되지 않고 세상에 나올 수 있었다. 1935년 옥스퍼드 대학의 병리학교수로 발령받은 플로리는 곧 체인을 화학병리학 실험 강사로 채용했다. 플로리는 전부터 눈물과 침 등 점액에 들어있는 라이조자임에 관한 플레밍의 논문에 관심이 있었다. 플로리는 1937년 체인과 공동으로 라이조자임을 정제하는데 성공했다. 그들은 라이조자임을 연구하는 동안 항균물질에 대한 논문을 많이 읽었는데 특히 플레밍의 페니실린 논문을 읽고 흥미를 느꼈다.

1939년 플로리와 체인은 미국의 록펠러 재단에서 연구비를 받아 페니실린 연구에 착수했다. 반년 동안의 노력 끝에 페니실린을 정제하여 결정을 얻는데 성공하였다. 그들은 정제된 페니실린을 가지고 동물 실험을 시도했다. 연쇄상구균에 감염된 10마리의 쥐를 두 집단으로 나눠 5마리에는 페니실린을, 5마리에는 가짜약을 투여했더니 페니실린을 맞은 쥐들만 살아남았다. 그들은 동물실험을 거듭해 1940년 의학 저널 ‘란셋’에 페니실린이 강력한 전염병 치료 효과를 갖고 있다는 연구결과를 발표했다.

이제 남은 것은 인간 대상의 임상시험뿐. 이듬해인 1941년 인간에게 최초로 페니실린이 투여됐다. 패혈증으로 회복 가능성이 전혀 없는 앨버트 알렉산더에게 페니실린 200mg이 투여된 것이다. 페니실린은 3시간 단위로 투여됐는데 그 효과는 놀라웠다. 24시간도 안 되어 알렉산더의 상태가 눈에 띄게 좋아진 것이다. 체온이 정상으로 떨어지고, 곪아가던 상처가 낫기 시작했으며 입맛도 돌아왔다. 사람들은 기적이 일어낫다고 생각했다. 엿새 만에 임상약이 떨어지는 바람에 알렉산더는 사망했지만, 이 임상시험은 인간이 미생물과의 싸움에서 엄청난 무기를 획득했다는 사실을 세상에 확실하게 알린 사건이었다.

페니실린은 제2차 세계대전 중에 상용화에 성공해 1943년부터 사용되기 시작했다. 1944년부터는 민간에도 사용돼 수많은 전염병 환자의 목숨을 구할 수 있었다. 페니실린의 개발자인 플레밍과 함께 플로리와 체인은 1945년 노벨 생리의학상을 수상했다.
천연 유래 항생제인 페니실린은 슈퍼 박테리아가 등장하면서 부터 천연 항생제에 관심이 쏠리고 있다.

천연 항생제 종류

영국의 항생제 내성 대책위원회(AMR)는 인류를 살릴 차세대 천연 항생제 물질로 6가지를 제시하였다. 리신(Lysins), 항체(antibidies), 유산균(probiotics), 면역 증강(immune stimulation), 펩타이드(peptides), 박테리오파지가 그것이다.
리신합성, 항체 다양성축적, 유산균함유, 면역력증강, 박테리오파지 다양성, 펩타이드 합성 이 모든 기능적인 것이 모두 포함된 것이 복합 유인균 또는 이들이 합성하는 물질이다. 유해세균의 천적 유인균은 유해세균에 자신의 단백질 효소를 합성 천연항생제 물질인 박테리오신 등의 물질로 유해세균을 억제 또는 제거한다.
이 단백질 효소는 세균의 세포막을 녹여 결국 유해 세균은 터져서 죽고 만다. 또한 인류최후의 백신은 면역력이다. 면역력이 높아지려면 다양한 항원이 인체에 들어오고 그에 대응하는 항체가 인체에 축적되어 다양한 슈퍼박테리아를 물리칠 수 있게 된다. 다양한 항원이 인체에 들어오게 하는 방법은 인체 유효성 박테리아(유인균)를 끝없이 접촉하면 항체의 다양성을 축적하여 면역력은 슈퍼박테리아를 이겨낼 수 있는 강력한 힘이 생긴다.

'항생제’는 “독성이 강한 미생물에 의하여 만들어진 물질로서 유익한 미생물 및 유익한 미생물의 성장이나 생명을 막는 물질”로 슈퍼박테리아를 탄생 시킨다.인체 유효성 박테리아는 “유인균” 이라고 하며 유인균은 유해한 슈퍼박테리아를 억제하는 천적과 같은 존재 이며 유인균이 없으면 병원성 유해 세균이 온 지구를 덮어 유해 세균 천국이 되고 말 것이다. 유인균은 인체 및 자연계에서 세균의 균형을 유지해 주는 역할을 한다.
1940년대 푸른곰팡이에서 페니실린으로 만든 항생제가 나오기 전까지 유인균 연구와 활용은 비교적 활발하였다. 그러다가 효과가 빠르고 대량 생산이 가능한 각종 합성 항생제가 개발되면서 유인균은 점점 기억에서 잊혀지는 듯하였다. 그러나 지금 이 유인균이 슈퍼박테리아의 위협에서 인류를 구원할 존재로 다시 각광받고 있다.

유인균의 장점을 요약하면 먼저 슈퍽박테리아 같은 유해세균을 억제하고 몸속의 유익한 세균을 활성하여 면역 체계를 건강하게 한다. 기존 항생제는 병원성 세균뿐만 아니라 유인균(유효성 인체 균)까지도 죽여서 부작용과 독성이 심하다. 또 다른 유인균의 장점은 세균의 세포벽을 파괴하는 물질을 만들기 때문에 슈퍼박테리아 같은 유해 세균이 더 이상 증식을 불가능하게 만든다.
슈퍼박테리아 세균 집단을 철저히 억제 시키거나 사멸시키는 것이다. 살아있는 유인균은 천연항생제로 활용될 수 있으며, 유인균의 단백질 효소만을 분리해서 대량 생산할 수 있다. 현행 합성 항생제 시대가 끝나고 차세대 천연항생제 '유인균' 활용 시대가 도래한 것이다.

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