건국대학교는 KU융합과학기술원 김양미 교수(시스템생명공학과) 연구팀이 곤충 항균 펩타이드의 패혈증 치료 원리를 규명했다고 6일 밝혔다.

연구팀은 곤충의 향균 펩타이드가 그람음성균의 세포외막 성분인 내독소(LPS)와 결합해 톨유사수용체(TLR) 4를 제어함으로써 패혈증을 치료하는 원리를 밝혀냈다.

우리 몸은 그람음성균에 감염되면 선천성 면역 시스템에서 핵심적인 역할을 하는 TLR4가 MD-2 단백질과 복합체를 형성하며 LPS의 분자 패턴을 인식해 면역반응을 일으킨다. 이때 LPS에 의해 과도한 면역반응이 일어나게 되면 사이토카인 폭풍이 유도돼 치명적인 패혈증이 진행된다.

인간과 같은 고등동물이 후천성 면역 시스템을 함께 가동해 몸을 방어하는 것과는 달리, 곤충은 선천성 면역 시스템만으로 병원균의 침입을 방어한다. 이 경우 살균능력을 가진 항균 펩타이드와 같은 선천성 면역인자가 분비된다.

연구팀은 곤충의 세크로핀 계열 항균 펩타이드인 파필리오신이 여러 약물에 내성을 가진 그람음성균 치료의 최후 보루 항생제로 불리는 폴리믹신보다도 10배 이상 강한 결합력으로 LPS를 제거한다는 사실을 확인했다.

또 연구팀은 유사한 결합 패턴으로 LPS와 TLR4의 결합을 방해함으로써 과도한 TLR4 면역반응을 제어해 패혈증을 원천적으로 치료하는 핵심원리를 규명했다.

김 교수는 곤충의 선천성 면역인자인 항균 펩타이드 분자 구조와 그람음성균의 LPS 분자 패턴의 유사성에 착안해 LPS를 인식하는 인간의 TLR4 매개 면역반응 조절과 곤충의 톨수용체를 포함하는 선천성 면역반응이 구조·기능적으로 유사할 것임을 시사했다.

김 교수는 이번 연구결과를 토대로 설계한 12개 잔기 신규 펩타이드의 패혈증 치료 효과를 확인, 그람음성 내성균에 대처할 치료제로 개발 중이다. 그가 단디바이오사이언스와 공동연구로 LPS와의 결합구조에 기반해 개발한 DD-S052 펩타이드 패혈증 치료제는 전임상시험이 완료돼 올해 임상 1상에 진입할 예정이다.

김 교수는 "최근 항생제 남용으로 인한 슈퍼박테리아의 등장과 세균 감염에 따른 패혈증 사망률이 급증하고 있다"며 "이번 연구는 내성균 치료제 개발을 위한 원천기술 확보로 그 파급효과가 클 것으로 기대된다"고 말했다.