사카린의 놀라운 효과와 효능, 박테리아의 항생제 내성을 제거한다

설탕보다 수백배의 강한 단맛을 가진 사카린을 사용해 보신 적이 있으신가요? 저도 요리를 할 때 설탕 대신 사카린을 사용해 본 적이 있는데요. 이런 사카린이 단맛만이 아닌 특별한 효능을 가지고 있다는 연구가 나와 사람의 관심을 유발하고 있습니다. 놀랍게도 약물에 내성을 가진 박테리아를 죽이고 기존 항생제의 효과를 더욱 높이는 것으로 나타났습니다. 새로운 항생제를 개발하는 데에는 막대한 비용과 오랜 시간이 소요되는 반면, 이미 오랜 기간 동안 안전하게 사용되어 온 사카린의 이러한 예상치 못한 효능은 항생제 내성 문제 해결에 있어 혁신적인 접근 방식이 될 수 있다는 기대를 낳고 있습니다. 

항셍제 내성은 현대 의학이 마주한 거대한 장벽입니다. 세균, 바이러스, 곰팡이, 기생충과 같은 미생물이 기존의 약물에 더 이상 반응하지 않아 감염 치료가 어려워지는 현상입니다. 세계보건기구(WHO)는 이러한 항생제 내성을 인류의 건강을 위협하는 가장 시급한 문제 중 하나로 지목하며, 현재 추세가 지속된다면 2050년에는 항생제 내성으로 인해 사망하는 사람의 수가 암으로 사망하는 사람의 수를 넘어설 수도 있다고 경고하고 있습니다. 이런 상황에서 사카린의 효능을 주목하게 되는데요. 오늘 글에서는 사카린이 어떻게 항생제 내성을 없애는 지를 알아보려고 합니다. 

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사카린의 효과를 규명하다. 

이번 연구 결과가 발표된 '엠보 분자의학'은 유럽 분자 생물학 기구(EMBO)에서 발행하는 저명한 국제 학술지로서, 분자 생물학 및 의학 분야에서 높은 권위를 인정받고 있습니다. 이 학술지에 게재된 연구는 엄격한 심사 과정을 거치므로, 이번 연구 결과 또한 높은 수준의 과학적 신뢰성을 갖는다고 평가할 수 있습니다.  

연구는 영국 브루넬대학교 항균혁신센터의 로난 맥카시 교수가 주도하였으며 , 맥카시 교수는 생의학 분야의 저명한 교수이자 항균혁신센터의 소장입니다. 그의 주요 연구 분야는 항생제 내성, 새로운 항균 물질 개발, 그리고 박테리아가 형성하는 보호막인 생물막의 조절 및 파괴에 초점을 맞추고 있습니다. 브루넬대학교 항균혁신센터는 항생제 내성이라는 전 세계적인 위기에 대한 심층적인 이해를 도모하고, 혁신적인 해결책을 제시하기 위해 설립된 연구 기관입니다. 센터는 실험실 기반의 항균 물질 발굴부터 인공지능(AI)을 활용한 약물 개발, 그리고 항균 물질의 효과적인 전달 및 제형 연구에 이르기까지 다각적인 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 맥락에서 볼 때, 본 연구팀은 항생제 내성 분야에서 상당한 전문성과 경험을 축적해 왔으며, 연구 기관 또한 이 분야에 특화된 역량을 갖추고 있어 연구 결과의 신뢰성을 더욱 높여줍니다.  

연구팀은 사카린이 그람 음성균과 그람 양성균 모두의 성장을 효과적으로 억제할 수 있음을 다양한 실험을 통해 입증했습니다. 특히, 사카린은 박테리아의 운동 능력과 숙주 세포에 부착하여 집락을 형성하는 능력, 그리고 항생제에 대한 저항성을 나타내는 주요 원인 중 하나인 생물막 형성과 같은 중요한 박테리아의 특성을 방해하는 것으로 나타났습니다. 더욱이, 연구진은 시간 경과 현미경, 유전자 발현 분석(dRNA-seq), 형광 리포터 시스템 등 첨단 분석 기법을 활용하여 사카린이 박테리아의 DNA 복제 과정을 변경하고, 세포 분열을 억제하여 비정상적인 세포 형태를 유도하며, 궁극적으로 세포 외벽에서 돌출부를 형성시켜 세포를 파괴하는 메커니즘을 밝혀냈습니다.  

실험에는 대장균(E. coli), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae), 아시네토박터 바우마니균(Acinetobacter baumannii), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)과 같이 임상적으로 중요한 다제 내성 병원균들이 사용되었으며 , 사카린은 이들 균주에 대해 농도 의존적인 성장 억제 효과를 나타냈습니다. 주목할 만한 점은, 사카린이 여러 종류의 박테리아가 함께 존재하는 다균종 생물막의 형성을 억제하고 이미 형성된 생물막을 파괴하는 데에도 효과적이었다는 것입니다. 또한, 사카린으로 처리된 다제 내성 아시네토박터 바우마니균 세포에서는 세포 외벽의 투과성이 증가하여 메로페넴과 같은 카바페넴계 항생제의 세포 내 흡수가 촉진되는 현상이 관찰되었습니다. 이는 사카린이 항생제 내성균에 대한 항생제의 효과를 증대시킬 수 있음을 시사합니다. 나아가, 연구팀은 사카린을 함유한 하이드로겔 형태의 상처 드레싱을 개발하여 돼지 피부를 이용한 실험 모델에서 그 효능을 평가한 결과, 현재 병원에서 널리 사용되는 은 기반 항균 드레싱보다 우수한 항균 효과를 나타내는 것을 확인했습니다.  

 

연구팀은 이러한 결과를 바탕으로, 오랫동안 식품 첨가물로 사용되어 온 사카린이 이전에 알려지지 않았던 강력한 항균 및 항생제 효능 증진 효과를 가지고 있으며, 다제 내성균을 포함한 다양한 임상적으로 중요한 병원균에 대해 새로운 치료 전략을 제시할 수 있다고 결론지었습니다. 특히, 새로운 항생제 개발에는 상당한 시간과 비용이 소요되는 반면, 이미 안전성이 입증된 사카린을 활용함으로써 항생제 내성 문제에 보다 신속하고 경제적으로 대처할 수 있을 것으로 기대된다는 점을 강조했습니다.

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사카린의 항균 메커니즘

사카린이 박테리아의 성장을 억제하고 사멸시키는 과정은  박테리아의 필수적인 구조인 세포벽을 직접적으로 공격하여 파괴함으로써 항균 효과를 나타냅니다. 시간 경과 현미경 관찰을 통해 사카린 처리된 대장균 세포에서 세포가 길어지고 중앙 부위가 부풀어 오르는 비정상적인 형태 변화가 확인되었으며, 이는 결국 세포벽이 파괴되어 세포가 터져 죽는 용균 현상으로 이어졌습니다. 이러한 현상은 사카린이 박테리아 세포 외벽의 안정성을 무너뜨려 세포 용균을 유도하고 세포 사멸을 매개한다는 것을 시사합니다.  

또한, 사카린은 박테리아의 유전 물질인 DNA의 복제 과정에도 영향을 미쳐 박테리아의 성장을 멈추게 합니다. 사카린 처리된 대장균 세포에서는 DNA 복제 개시점(ori)과 종료점(ter)의 수가 예상보다 훨씬 많이 관찰되었는데 , 이는 DNA 복제가 정상적인 통제에서 벗어나 여러 번 반복적으로 일어나는 것을 의미합니다. 연구진은 이러한 현상이 사카린이 DNA 손상 복구 경로를 활성화시켜 비정상적인 DNA 복제를 유도하기 때문일 수 있다고 추측합니다. DNA 복제는 박테리아가 생존하고 번식하는 데 필수적인 과정이므로, 이를 방해하는 것은 효과적인 항균 전략이 될 수 있습니다.  

뿐만 아니라, 사카린은 박테리아가 항생제로부터 스스로를 보호하기 위해 형성하는 끈적끈적한 보호막인 생물막의 형성을 억제하는 효과를 나타냅니다. 생물막은 항생제의 침투를 어렵게 만들고 박테리아를 보호하는 역할을 하므로, 이를 억제하는 것은 항생제 치료의 효과를 높이는 데 매우 중요합니다. 연구 결과에 따르면, 사카린은 이미 형성된 단일 종뿐만 아니라 여러 종류의 박테리아가 함께 존재하는 다균종 생물막까지 효과적으로 파괴하는 능력을 보였습니다. 이는 사카린이 다양한 환경에서 항생제 내성균 감염 치료에 유용하게 활용될 수 있습니다. 

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사카린 함유 하이드로겔 상처 드레싱의 특징 및 성능 비교

브루넬대학교 연구팀은 사카린의 항균 효과를 실제 임상 환경에 적용하기 위해 사카린을 함유한 하이드로겔 형태의 상처 드레싱을 개발했습니다. 하이드로겔은 그 자체로 수분을 다량 함유하고 있어 상처 부위를 촉촉하게 유지함으로써 세포의 생존과 조직 재생에 유리한 환경을 제공하며 , 외부로부터의 박테리아 침입을 막는 물리적 장벽 역할도 수행할 수 있습니다.  

연구팀은 개발한 사카린 함유 하이드로겔 드레싱의 성능을 현재 병원에서 널리 사용되고 있는 은 기반 항균 드레싱과 비교 평가했습니다. 실험 결과, 사카린 함유 드레싱은 은 기반 드레싱보다 더 우수한 항균 효과를 나타내는 것으로 확인되었습니다. 특히, 돼지 피부 화상 모델에 6% 사카린 하이드로겔을 1시간 동안 적용한 결과, 대조군인 일반 하이드로겔을 사용한 경우에 비해 상처 부위의 박테리아 수가 현저하게 감소했으며, 시판 중인 은-알긴산 드레싱보다도 박테리아 부하 감소 효과가 더 뛰어난 것으로 나타났습니다.  

이러한 결과는 사카린 함유 하이드로겔 드레싱이 특히 다제 내성균 감염으로 치료가 어려운 상처 부위에 새로운 치료 대안을 제시할 수 있음을 시사합니다. 화상, 욕창, 당뇨병성 족부 궤양 등 다양한 유형의 감염된 상처 치료에 적용 가능성을 고려해 볼 수 있으며 , 하이드로겔의 습윤 환경 조성 효과는 상처 치유를 더욱 촉진할 수 있을 것으로 기대됩니다. 은 드레싱은 오랫동안 항균 효과를 인정받아왔지만, 일부 연구에서는 그 효능에 대한 의문이 제기되기도 했습니다. 따라서 사카린 함유 드레싱이 은 드레싱보다 우수한 효과를 보였다는 점은 매우 의미 있는 결과라고 할 수 있습니다.

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사카린의 인체 안전성 및 적용 시 고려 사항

사카린은 100년 이상 동안 식품 첨가물로 사용되어 온 인공 감미료로서, 이미 다양한 연구를 통해 인체 안전성이 입증된 물질입니다. 대부분의 주요 보건 당국은 사카린이 일반적인 섭취 수준에서 인체에 안전하다고 결론 내리고 있으며 , 유럽식품안전청(EFSA)은 최근 종합적인 검토를 통해 사카린이 DNA 손상을 일으키지 않으며 인체에서 암 위험과 관련이 없을 가능성이 매우 높다고 밝혔습니다. EFSA는 오히려 사카린의 일일 섭취 허용량(ADI)을 체중 kg당 5mg에서 9mg으로 상향 조정하기도 했습니다. 미국 식품의약국(FDA) 역시 사카린의 일일 섭취 허용량을 체중 kg당 5mg으로 설정하고 있으며 , 일반적인 섭취량은 이러한 기준치보다 훨씬 낮은 수준입니다.  

이번 연구 결과가 인체에 적용될 경우, 항생제 내성균 감염 치료에 있어 여러 가지 잠재적인 이점을 기대할 수 있습니다. 사카린이 기존 항생제의 효과를 증대시키는 것으로 나타났으므로 , 항생제 사용량을 줄이면서도 치료 효과를 높일 수 있을 가능성이 있습니다. 이는 항생제 오남용으로 인한 내성균 확산 속도를 늦추는 데에도 기여할 수 있습니다. 또한, 사카린 기반의 상처 드레싱은 기존의 은 기반 드레싱보다 우수한 항균 효과를 나타내어 , 특히 생물막 형성과 관련된 만성적인 상처 감염 치료에 새로운 대안을 제시할 수 있을 것으로 기대됩니다.  

그러나 사카린의 인체 적용 시 고려해야 할 사항도 존재합니다. 사카린에 설폰아미드 알레르기가 있는 사람은 알레르기 반응을 경험할 수 있으며 , 일부 연구에서는 고용량의 사카린 섭취가 장내 세균의 균형을 깨뜨릴 수 있다는 결과가 보고되기도 했습니다. 또한, 다른 연구에서는 사카린을 포함한 일부 인공 감미료가 특정 조건에서 박테리아 간의 항생제 내성 유전자 전달을 촉진할 수 있다는 상반된 결과도 제시되었습니다. 따라서 사카린을 항생제 내성 치료에 활용하기 위해서는 적절한 투여 용량과 제형을 결정하고, 장기적인 사용에 따른 잠재적인 부작용 및 인체 내 영향에 대한 추가적인 연구가 필요합니다. 

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항생제 내성 해결을 위한 사카린 활용의 의미와 한계

항생제 내성 문제 해결을 위해 현재 전 세계적으로 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 새로운 작용 기전을 가진 신규 항생제 개발은 가장 근본적인 해결책으로 여겨지지만, 개발 과정이 매우 어렵고 오랜 시간이 소요된다는 한계가 있습니다. 이 외에도, 박테리오파지(세균을 죽이는 바이러스)를 이용한 치료법 , 항균 펩타이드, 나노 물질, 특정 효소 억제제 등 다양한 접근 방식들이 연구되고 있으며 , 기존 항생제와 새로운 베타-락타마제 억제제를 병용하는 요법도 임상에서 활용되고 있습니다.  

사카린을 활용한 이번 연구는 기존에 안전성이 입증된 식품 첨가물을 새로운 용도로 재활용한다는 점에서 매우 의미가 큽니다. 사카린은 생산 비용이 저렴하고 널리 이용 가능하며 , 새로운 항생제 개발에 비해 시간과 비용을 절약할 수 있다는 장점을 가지고 있습니다. 또한, 이번 연구에서 사카린은 특정 다제 내성균에 대해 직접적인 사멸 효과를 보였을 뿐만 아니라, 기존 항생제의 효능을 증진시키는 시너지 효과까지 나타내어 , 항생제 내성 문제 해결에 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.  

그러나 사카린 활용에는 몇 가지 한계점도 존재합니다. 이번 연구는 특정 박테리아 종에 대한 사카린의 효과를 입증했지만 , 모든 유형의 항생제 내성균에 대해 동일한 효과를 나타낼지는 아직 불분명합니다. 특히, 녹농균(P. aeruginosa)의 경우에는 다른 균주에 비해 더 높은 농도의 사카린이 필요한 것으로 나타났습니다. 또한, 사카린의 항균 효과가 인체 내에서도 동일하게 나타날지, 그리고 장기적인 사용에 대한 안전성 및 효과를 확인하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다. 경구 투여 시 위장관 내 환경, 흡수율, 그리고 다른 약물과의 상호작용 가능성 등 다양한 요인들을 고려해야 할 것입니다.

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결론 

사카린이 박테리아의 항생제 내성을 제거하는 데 효과적이라는 이번 연구 결과는 심각한 공중 보건 위협으로 대두되고 있는 항생제 내성 문제 해결에 새로운 희망을 제시하는 중요한 발견입니다. 이미 오랜 기간 동안 안전하게 사용되어 온 물질의 새로운 활용 가능성을 제시했다는 점에서, 사카린은 향후 항생제 내성 감염 치료를 위한 혁신적인 접근 방식이 될 수 있을 것으로 기대됩니다.

향후에는 사카린 기반의 항균 치료제 및 상처 드레싱 개발을 위한 추가적인 연구가 활발히 이루어질 것으로 예상됩니다. 특히, 인체 내에서의 효능 및 안전성, 최적의 투여 용량 및 제형, 그리고 다른 항생제와의 병용 효과에 대한 심층적인 연구를 통해 사카린의 임상적 적용 가능성을 더욱 확대해야 할 것입니다.

마지막으로, 항생제 내성 문제는 단순히 과학 기술적인 해결책만으로는 완전히 해결될 수 없으며, 우리 모두의 인식 개선과 적극적인 노력이 필요합니다. 항생제 오남용을 줄이고 개인위생을 철저히 하는 것은 항생제 내성 확산을 늦추는 데 매우 중요합니다. 또한, 사카린 연구와 같이 새롭고 혁신적인 접근 방식에 대한 지속적인 관심과 지원이 필요하며, 이를 통해 우리는 미래 세대에게도 효과적인 감염 치료 수단을 물려줄 수 있도록 노력해야 할 것입니다.

 

 

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