항생제 발견은 전 세계적으로 긴급한 과제가 되었습니다. 항생제 내성 증가와 치료하기 어려운 감염으로 인해 새로운 항균제와 감염 예방 조치가 시급히 필요합니다. 세균성 작물 질병 및 식품 부패와 같은 식품 생산 문제도 혁신에 대한 수요를 촉진하고 있습니다.
오늘날 사용되는 많은 항균 제품은 자연에서 유래한 것입니다. 예로는 항생제인 스트렙토마이신과 식품 보존제인 라이소자임이 있습니다. 과학자들은 항생제 생산이 자기 방어를 위해 진화하여 작은 유기체가 경쟁자를 물리치고 더 큰 유기체가 감염을 피하도록 돕는다고 믿습니다. 예를 들어 유익한 장내 미생물과 같이 더 큰 유기체에 사는 작은 유기체에서 항균 분자는 두 가지 기능을 모두 수행할 수 있습니다.
이는 우리에게 독수리, 물고기, 파랑파리와 같은 청소동물에 대해 생각하게 했습니다. 청소부들은 썩어가는 동물의 시체나 썩은 고기를 먹으며, 이는 질병을 일으키는 박테리아가 포함되어 있을 것으로 예상할 수 있는 식단입니다. 우리는 이 예측이 과학적 데이터에 의해 뒷받침되는지 궁금했습니다. 우리는 또한 청소부나 그들의 장내 미생물이 특별한 방어 수단을 진화시켰는지 알고 싶었습니다. 그리고 스트렙토마이신이나 리소자임과 같은 방어 수단이 인간용으로 개발될 수 있는지 여부.
Critical Reviews in Biotechnology 저널에 게재된 우리의 연구는 이러한 질문에 답하는 것을 목표로 했습니다. 우리는 600종 이상의 청소동물의 식단 목록을 작성하는 것부터 시작하여 이 정보를 전염병, 면역학 및 생명공학에 대한 현재 과학 연구와 비교했습니다.
질병을 일으키는 박테리아에 노출
우리는 썩은 고기를 고위험 식품으로 만드는 세 가지 요인을 확인했습니다. 첫째, 일부 동물 사체는 세균성 질병으로 인해 먹이사슬에 유입됩니다. 동물은 다양한 유형의 감염에 걸리며 사망 후 탄저병, 흑사병 및 기타 질병을 일으키는 박테리아가 서식할 수 있습니다.
토양과 해저에 숨어 있는 보툴리누스 중독을 일으키는 박테리아가 동물의 사체에 서식할 수 있기 때문에 비감염성 원인으로 죽는 동물도 위험에 처해 있습니다.
다른 청소동물과의 접촉은 또 다른 위험을 야기합니다. 멧돼지, 파리, 사향파리와 같은 일부 동물은 살모넬라균과 기타 감염성 박테리아를 옮기기 때문입니다. 청소부 사이의 상호 작용은 먹이를 먹는 동안, 특히 시체가 큰 경우 발생할 가능성이 높습니다.
청소부 방어
우리의 검토에 따르면 청소부에는 여러 가지 항균 방어 기능이 있는 것으로 나타났습니다. 가장 기본적인 수준에서 이러한 방어에는 위험을 줄이는 행동이 포함됩니다. 예를 들어, 칠면조 독수리와 게는 특히 썩어가는 시체를 피합니다. 늑대는 따뜻한 여름 태양 아래 누워 있는 시체를 피합니다. 일반적인 까마귀는 알 수 없는 원인으로 죽은 동물보다 포식자에 의해 죽는 동물을 더 선호합니다.
짐 비코/위키미디어 공용
청소부들이 개발한 생리학적 방어는 훨씬 더 흥미롭습니다. 예를 들어, 늑대는 인간보다 두 배나 긴 최대 12시간 동안 뱃속에 음식을 보관합니다. 이렇게 하면 위산이 박테리아가 장에 도달하기 전에 박테리아를 죽일 수 있는 시간을 더 많이 확보할 수 있습니다. 피부 딱정벌레와 기타 곤충의 장은 항균 물질인 키틴으로 만들어진 특수 내벽으로 보호됩니다.
감시는 방어의 또 다른 중요한 측면입니다. 박테리아를 인식하는 데 특화된 새로운 분자가 독수리, 사향파리, 검은 파리의 면역 체계에서 발견되었습니다. 이러한 분자는 다른 동물에서 확인된 분자와 구조적으로 다르며 종종 비파충류 동물의 박테리아 인식 분자보다 그 수가 많습니다.
청소부 곤충에서도 새로운 화학적 방어가 발견되었습니다. 이들은 침입하는 박테리아를 억제하거나 죽이는 다양한 크기와 구성의 분자입니다. 예를 들어, 날파리는 외부 표면과 순환계를 보호하는 항균 펩타이드(AMP), 지질, 단백질을 생성합니다. 그리폰 독수리와 섹스톤 딱정벌레의 친근한 미생물은 또한 박테리오신이라는 항균 분자와 숙주의 장을 보호하는 고리형 리포펩타이드를 생성합니다.
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항균제품 개발
이러한 방어 중 일부는 박테리아를 인식하거나 파괴하는 능력으로 인해 제품 개발의 기회를 제공할 수 있습니다. 이러한 유형의 연구는 이미 독일, 중국, 미국 및 기타 국가에서 시작되었습니다.
고리형 리포펩타이드, AMP 등 세균을 억제하거나 죽이는 중소형 분자를 항균 약물로 개발하는 것이 가능하다. 특히 관심을 끄는 분자 중에는 생물막에 작용하는 AMP가 있습니다. 생물막은 심장 판막과 관절 대체물을 감염시키는 끈적끈적한 박테리아 층으로, 치료가 매우 어렵습니다.
렉틴이라고 불리는 더 큰 분자는 박테리아를 잘 인식하고 감염 부위에 치료를 지시하는 약물 전달 시스템에 유용할 수 있습니다. 키틴 및 기타 분자는 화상 드레싱 및 의료용 임플란트용 항균 건축 자재로도 연구되고 있습니다. 키틴은 다양한 유기체에서 얻을 수 있지만 동애등에가 환경 친화적인 새로운 공급원입니다.
농업에서는 미생물에서 추출한 분자가 동물 사료의 항생제에 대한 대안을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 항균 지방산인 라우르산은 가금류의 병원성 박테리아를 억제하고 동물의 성장과 면역력을 향상시킵니다. 항균 지질은 항생제와 다르게 작용하며 내성을 일으킬 가능성이 없습니다.
과학자들은 또한 식량 작물의 질병 저항성을 향상시키는 방법으로 AMP의 사용을 연구하고 있습니다. 박테리아를 식품 방부제로 사용하기 위한 테스트도 진행 중입니다. 2100년까지 전 세계 인구가 100억 명을 초과할 것으로 예상되는 상황에서 이러한 연구는 식량 안보를 강화하는 데 필수적입니다.
미래에 대한 희망
우리의 검토에 따르면 청소부들은 식단과 식사 동반자를 통해 많은 위험한 박테리아에 직면하고 자신을 보호하기 위해 많은 방어 수단을 동원했습니다.
이러한 방어 수단을 개발하고 이를 항균 제품으로 전환하려는 노력은 이미 시작되었습니다. 청소부 종의 90% 이상이 연구되지 않았거나 제대로 연구되지 않았기 때문에 우리는 추가적인 유용한 방어책을 찾을 가능성이 높습니다.
“죽음의 전조”라는 평판과는 대조적으로, 우리는 청소 유기체가 항생제 발견이라는 어려운 분야에 새로운 생명을 불어넣는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다.
