2024-08-22
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"우리 아이는 아지스로마이신을 사용한 적이 없는데 왜 저항력이 있는 걸까요?" 올해 8월 초, 푸젠성 샤먼시 쓰밍구 롄첸 거리에 있는 지역사회 보건 서비스 센터에서 부모 리화(Li Hua)는 의사.
소아외래 진료소에서는 아이를 둔 부모들이 의사에게 이런 질문을 자주 합니다. 사실 아이들뿐만 아니라 많은 사람들이 이 문제로 고민하고 있습니다.
미생물 약물 내성, 특히 세균 약물 내성은 세계보건기구(WHO)에 의해 인간 안전을 심각하게 위협하는 공중보건 문제 중 하나로 지정되었습니다.다제내성균의 증가와 확산으로 인해 표준화된 치료법의 효과가 떨어지게 되었습니다.
중국과학원 도시환경연구소 소장인 주용관(Zhu Yongguan)은 "환경은 약물 내성 유전자의 저장소이자 박테리아 약물 내성 확산을 위한 중요한 매체"라고 말했습니다. 기자와의 인터뷰,항생제 남용, 집중 사육, 가정 하수 배출과 같은 인간 활동은 환경에서 약물 내성 유전자의 확산을 악화시키고 있으며, 인구를 약물 내성 오염에 더욱 노출시키고 있습니다.
중국과학원 원사이자 중국과학원 도시환경연구소 소장인 주용관(Zhu Yongguan)이 실험실에서 관련 연구를 진행하고 있다. 이미지 출처: 중국과학원 도시환경연구소
이 시급한 문제를 해결하기 위해 과학자와 공중보건 전문가들이 적극적으로 해결책을 모색하고 있으며, 미생물 군집의 '연기 없는 전쟁'이 시작됐다.
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왜 약물은 “실패”합니까?
박테리아 감염과 싸우는 핵심 무기인 항생제는 수억 명의 생명을 구했습니다. 그러나 전 세계 임상의들은 이제 점점 더 심각한 문제에 직면해 있습니다.한때 "치료"였던 약물은 특정 박테리아에 대한 효과를 잃기 시작했습니다.
"예를 들어 마이코플라스마 폐렴, 백일해 및 기타 질병을 치료하는 데 사용되는 마크로라이드 1차 약물의 치료 효과는 10년이 넘는 임상 관찰 끝에 해마다 감소하고 있습니다." , 상당수의 어린이가 아지스로마이신으로 치료를 받았지만 나중에 효과가 감소하고 질병 경과가 길어지며 폐 병변이 계속 발생하는 것으로 나타났습니다.
이러한 일련의 문제의 근본 원인은 항생제 내성입니다.항생제 내성은 원래 효과적인 하나 이상의 약물에 대한 내성을 나타내는 미생물의 능력을 의미합니다. 즉, 약물에 대한 미생물의 민감도가 감소하여 정상적인 용량의 항생제가 살균 효과를 발휘할 수 없거나 심지어 완전히 효과가 없게 되는 현상을 의미합니다. .
환경에서 항생제 내성 유전자의 확산에 대한 개략도.
"항생제를 창에 비유한다면 박테리아의 저항 유전자는 항생제 공격을 방어할 수 있는 방패와 같습니다." 푸단대학교 산하 제5인민병원 병원 감염 관리부 기술부 부국장인 Shen Chunmei가 말했습니다.박테리아는 환경에 대한 강한 적응력을 가지고 있으며, 약물 저항성의 발달은 진화 과정에서 자연 선택의 결과입니다.인간 사회에서 항균 약물의 남용은 박테리아 저항성의 발달을 가속화하고 있으며, 그 결과 임상적으로 선택할 수 있는 항생제가 점점 줄어들고 있습니다. 이는 의료 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 환자의 건강 위험도 증가시킵니다.
중국 세균내성모니터링네트워크(China Bacterial Resistance Monitoring Network)의 최신 보고서에 따르면 2023년 상반기에 약제내성 균주 검출률이 증가하는 것으로 나타났다. 이 중 세계보건기구(WHO)가 항생제 내성의 '핵심 병원체'로 지정한 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii) 검출률은 78.6~79.5%로 사상 최고치를 기록했다. 세계보건기구(WHO)의 관련 데이터에 따르면 2019년에 약물 내성 박테리아 감염으로 인해 127만 명이 사망하고 500만 명이 간접적으로 사망할 것으로 예상되며, 2050년에는 매년 약 1,000만 명의 새로운 직접 사망이 발생할 것으로 예상됩니다. 2020년 전 세계 사망자 수와 일치합니다. 거의 같은 수의 사람들이 암으로 고통 받고 있습니다.
세계보건기구(WHO) 전 사무총장인 마가렛 챈(Margaret Chan) 박사는 다음과 같이 지적한 바 있습니다.다제내성균이 계속 증가하고 확산됨에 따라 일반적인 감염도 치명적인 위협이 될 수 있습니다."이것은 경각심을 불러일으키는 것이 아닙니다. 인간이 치료법이 없는 어려움에 직면하면 사소한 상처나 호흡기 감염도 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다."라고 그녀는 말했습니다.
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자연환경은 소통의 '환승역'이 된다
최근 몇 년간 약물 내성 문제를 해결하는 방법은 의료계가 직면한 주요 과제 중 하나가 되었습니다. 관련 연구는 미생물이나 세포가 어떻게 저항성을 갖게 되는지에 대한 심층적인 이해를 얻기 위해 약물 저항성과 전이 메커니즘 등의 분자유전적 기초에 초점을 맞추고 있으며, 이에 대처하기 위한 신약, 약물 조합, 치료법 및 대체 치료법을 개발합니다. 기존 약물의 실패.
주목할 가치가 있는 것은개인이 항생제를 사용한 적이 없더라도 내성이 발생할 수 있습니다.“내성을 갖는 것은 박테리아이지 인체가 아니다”라고 장하오는 덧붙여 약물 내성의 주체는 미생물 그 자체라고 설명했다. 즉, 인체는 신약 내성 박테리아의 숙주일 뿐이다. 이는 약물내성 발현이 개인만의 문제가 아닌, 인간 집단 및 환경과도 밀접한 관련이 있음을 의미한다.
개인 수준에서 항생제를 장기간 부적절하게 사용하면 박테리아의 유전적 돌연변이가 발생하여 약물 내성이 발생할 수 있습니다. 저항성 변종은 집단 내 접촉을 통해 확산되어 전체 집단이 저항의 위험에 놓이게 됩니다.더욱 쉽게 간과되는 것은 환경에 잔류하는 약물 저항성 유전자가 약물 저항성 균주의 생성과 확산을 가속화한다는 것입니다.
2002년 Zhu Yongguan은 토양의 비소 오염을 추적하던 중 우연히 토양의 동물 배설물에도 약물 저항성 유전자가 존재한다는 사실을 발견했습니다. 양돈장, 양계장에서는 동물의 성장을 촉진하고 장질환에 걸리는 것을 예방하기 위해 사료에 구리, 아연, 비소, 항생제를 첨가하여 이러한 중금속과 항생제 내성 유전자를 환경으로 배출하게 됩니다. 동물 배설물.
"저항성 유전자는 유전 정보이며 복제될 수 있습니다."주용관은 과거에 연구된 화학적 오염과 달리 항생제 첨가로 인한 세균 저항성으로 인한 생물학적 오염이 더 심각한 환경오염 문제가 될 수 있다는 점을 절실히 인식하고 있다. 곧 Zhu Yongguan은 연구 초점을 비소에서 약물 저항성 유전자로 점차 조정했습니다. 당시 이 분야의 관련 연구는 국제적으로 여전히 공백 상태였습니다.
"환경 속 저항성 유전자는 의학에서의 약물 저항성 유전자와 동일합니다. 약물 저항성 특성을 암호화하는 염기서열입니다. 하지만 이러한 약물 저항성 유전자는 '인간-동물-환경' 사이에서 전파될 수 있으며, 병원성 환경에서도 전염될 수 있습니다. Zhu Yongguan 연구팀의 멤버이자 중국과학원 도시환경연구소 연구원인 Su Jianqiang은 "병원성 박테리아는 새로운 또는 다중 약물 내성 표현형을 형성하여 항생제의 효능과 인간 건강에 영향을 미칠 것"이라고 말했습니다. .
이전에,의료분야와 동물사육산업에서 약물내성 유전자에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다.Zhu Yongguan 팀이 수행한 연구는 주로 환경 내 약물 내성 유전자에 초점을 맞추고 있으며, 그 복잡성은 환경 내 약물 내성 유전자의 지속성, 전달 및 증식에 반영됩니다.
“과거에는 환경 내 항생제 잔류 문제를 무시한 채 주로 의료 분야와 동물 사육 산업에서 항생제 사용에만 집중해 왔습니다.실제로 강, 토양, 심지어 식수에서도 미량의 항생제가 검출될 수 있으며, 자연 환경은 약물 내성 유전자가 확산되는 '환승역'이 되었습니다. "Su Jianqiang은 세균 저항 과정에서 환경이 무시할 수 없는 역할을 한다고 말했습니다. 따라서 약물 저항성 문제를 해결하는 것은 임상 치료에서 시작될 뿐만 아니라 환경에 대한 관점을 확장하여 이 문제를 포괄적으로 다루는 것입니다. .
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약물내성 유전자 오염원 추적
환경에 존재하는 약물 저항성 유전자는 어디에서 오는가? 어떻게 퍼지고 퍼지나요?환경에서 약물 저항성 유전자의 형성 및 확산 메커니즘을 밝히는 것은 약물 저항성 확산을 제어하는 데 중요합니다.
이 과학적 질문에 체계적으로 대답하려면 먼저 환경에 존재하는 약물 저항성 유전자의 "계층 배경"을 이해해야 합니다. 이를 위해 Zhu Yongguan 팀은 중국에서 대규모 샘플링 조사를 시작했습니다. 연구팀은 전국 26개 성의 경작지나 산림에서 152개의 토양 시료를 수집했으며, 도시 배수가 가장 많은 기간 동안 전국 17개 도시의 32개 하수 처리장을 방문하여 시료 채취 작업을 수행해 토양의 분포를 알아냈습니다. 우리 나라의 물과 토양에 있는 약물 저항성 유전자.
연구원들은 야외에서 샘플을 채취했습니다. 이미지 출처: 중국과학원 도시환경연구소
토양 및 하수 샘플에서 약물 내성 유전자를 정확하게 "발견"하는 것은 쉽지 않습니다. Zhu Yongguan이 소개했습니다.우선, 환경에는 수백 또는 수천 개의 약물 저항성 유전자가 존재하며, 토양과 물 속의 미생물 군집은 다양한 미생물에 매우 복잡하게 존재하므로 분리 및 식별이 매우 어렵습니다. 둘째, 전통적인 검출 방법은 저농도 또는 새로운 항생제 내성 유전자를 정확하게 식별할 수 없으므로 내성 유전자 연구의 깊이와 폭이 제한됩니다.동시에, 막대한 양의 데이터에는 약물 내성 유전자의 유형, 풍부도 및 잠재적 확산 패턴을 정확하게 해석하기 위해 처리할 강력한 생물정보학 도구가 필요합니다.
다수의 환경 시료에서 수많은 약물 내성 유전자를 어떻게 신속하게 검출하는지는 연구팀이 연구를 수행하는 데 기술적인 어려움이 되었습니다. 이를 위해 연구팀은 약물 저항성 유전자에 대한 고처리량 정량적 중합효소연쇄반응(PCR) 검출 플랫폼을 구축했다. 본 플랫폼은 한 번의 작업으로 300개 이상의 약물 저항성 유전자를 정량적으로 검출할 수 있어 약물 저항성 유전자의 스크리닝 및 정량 분석 능력을 크게 향상시킵니다. PCR 기술의 도움으로 이 플랫폼은 특정 DNA 단편을 대량으로 복사할 수 있어 정량 분석을 더 빠르고 편리하게 만들고 과학 연구의 요구를 충족시킬 수 있습니다.
"우리는 128개의 항생제 내성 유전자가 샘플의 80% 이상에 존재한다는 것을 발견했습니다."Zhu Yongguan의 소개.
탐지 플랫폼의 구축을 통해 Zhu Yongguan 팀은 조사를 신속하게 진행할 수 있었습니다. 첫째, 인간 활동과 환경 내 항생제 잔류물 사이의 명백한 긍정적 상관관계를 발견했습니다.인간에 의해 심하게 교란된 경작지에서는 산림 토양에 비해 검출된 항생제 내성 유전자의 수와 풍부함이 현저히 높습니다.동시에 중부 및 동부 지역의 인구 밀집 지역에서 검출되는 약물 저항성 유전자의 수가 인구가 적은 지역에 비해 높다. 둘째, 집약적인 사육 농장과 하수 처리 시스템이 주요한 것으로 기본적으로 잠겨 있다. 환경에서 약물 저항성 유전자의 원천.
“우리가 함부로 버리는 알약이나 인간이나 동물이 항생제를 복용한 후 배설된 저항성 미생물이 폐기물과 함께 환경에 유입될 수 있습니다.”Zhu Yongguan은 미생물 순환 시스템을 통해 약물 내성 유전자가 점원에서 전체 생태계로 확장되어 인구가 약물 내성 오염에 노출된다고 설명했습니다.
이번 사태 조사에서는우리나라 환경에서 흔히 발견되는 약물내성 유전자 20개를 과학연구자들이 처음으로 획득했습니다.이는 약물 내성 유전자의 전염 경로와 잠재적 위험을 이해하는 데 중요합니다.
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'바이오차' 방식으로 약물내성 확산 차단
약물 저항성 유전자의 오염 원인을 찾은 후, 연구팀은 재생수와 퇴비화를 재사용하면 일부 약물 저항성 유전자가 토양에 확산되고 농축될 수 있다는 사실을 추가로 발견했습니다. 동시에 그들은 다음과 같은 사실을 발견했습니다.슬러지와 동물 분뇨를 장기간 적용하면 토양 저항성 유전자의 다양성과 풍부함이 증가할 것입니다.
하수처리장에서 나오는 슬러지는 토양에 적용하기 전에 그에 따라 처리해야 합니다. 퇴비화가 주요 처리 방법입니다.“저희는 원래 고온 퇴비화가 슬러지 속 병원균을 죽이고 약물 저항성 유전자를 감소시킬 수 있다고 생각했습니다. 그러나 슬러지 퇴비화 과정에서 약물 저항성 유전자의 변화를 연구한 결과 후기 단계에서 약물 저항성 유전자가 증가하는 것을 발견했습니다. 퇴비화의."Su Jianqiang은 "우리는 가능한 원인을 조사했습니다. 이 결과는 유기 퇴비의 약물 저항성 유전자 문제에 주목하게 만들었습니다."라고 말했습니다.
실제로 인간 활동에 의해 배출되는 항생제와 항생제 내성 유전자는 인간, 동물, 환경과 미생물 세계를 공유하며 미생물 순환을 통해 전파된다.
“연구팀은 여러 레스토랑에서 생야채 샐러드 샘플을 수집했습니다.생야채 300g을 섭취할 때마다 사람들은 약 109개의 항생제 내성 유전자 사본을 섭취할 수 있는 것으로 나타났습니다.。"Zhu Yongguan은 기자들에게 이것이 저항성 유전자가 있는 유기 비료를 뿌린 야채에도 저항성 유전자가 있다는 것을 보여준다고 말했습니다. 이 유전자는 먹이 사슬을 통해 인체에 전달됩니다. 그는 또한 환경 내 미생물 군집이 매우 복잡하다고 설명했습니다. , 1그램 정도 토양에는 약 10억 마리의 미생물이 있으며, 이들 사이에서 수평적 유전자 전달이 항상 발생합니다. 이 과정은 항생제 내성 유전자의 전달 및 확산을 유발합니다.
연구팀은 유기퇴비로 인한 약제내성 유전자 확산 문제를 해결하기 위해 600℃ 이상의 고온을 이용해 돼지분뇨나 배설물을 탄화시키는 표적 방식의 '바이오차(biochar)' 토양오염 제어방법을 개발했다. 닭똥에 들어있는 항생제와 약물저항성 유전자를 제거하는 것입니다.이 독창적인 연구는 동물 배설물이 환경에 유입되기 전에 바이오 숯으로 전환함으로써 토양 내 약물 내성 유전자의 오염을 줄일 수 있습니다. 현재 '바이오 숯' 토양 오염 제어 방법은 실험실을 벗어나 생산 라인에 진입해 전 세계적으로 판매되는 제품이 됐다.
올해 6월, Zhu Yongguan이 주도한 "환경 내 저항성 유전자의 형성 및 확산 메커니즘" 프로젝트가 국가 자연과학상 2등상을 수상했습니다.이 영예는 약물 내성 유전자로 인한 환경 오염 연구 분야에서 팀의 성과를 완전히 확인시켜줍니다.
현재 '바이오 숯' 토양 오염 제어 방법 외에도 고온 퇴비화 기술, 첨단 물 산화 기술, 전기화학 기술 등의 개발도 환경 약물 내성 유전자 오염을 제어하고 줄이는 효과적인 수단을 제공하고 있습니다. 또한 파지치료는 자연적인 생물학적 환원기술로서 환경 내 저항성 유전자를 감소시킬 수 있는 새로운 희망과 전망을 제시하고 있습니다.
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미생물 약물 내성을 억제하려면 갈 길이 멀다
새로운 유형의 미생물 오염물질인 환경 내 약물내성 유전자는 국제사회의 주목을 받고 있습니다. 2016년 세계보건기구(WHO)와 유엔식량농업기구(FAO)는 '인간-동물-환경'에서 약물 내성의 확산과 확산에 초점을 맞춘 글로벌 행동 계획이 시작되어야 한다고 분명히 밝혔습니다.
2022년에는 우리나라 국민보건위원회, 생태환경부, 농림축산식품부 등 13개 부처가 공동으로 '미생물내성 억제를 위한 국가행동계획'을 발표하여 환경 및 환경 내 세균저항성 연구의 중요성을 강조했다. 모든 정부 부서는 업계와의 협력을 강화하고, 여러 분야에서 시작하고, 펀치를 결합하여 이 과제에 공동으로 대응해야 합니다.
그래서,미생물 저항성 위험에 대처하는 방법은 무엇입니까?
"소스에서 제어하고, 프로세스 중에 제어하고, 마지막에 수리합니다."Zhu Yongguan은 미생물 저항성 위험에 대처하려면 세 가지 수준, 즉 항생제 사용과 하수 배출을 원천적으로 엄격히 통제하고, 그 과정에서 약물 저항성 유전자의 확산을 통제해야 한다고 말했습니다. , 최종적으로 수리 및 관리를 실시합니다.
Su Jianqiang은 "우리의 연구 결과가 발표된 후 국내외에서 광범위한 관심을 받았습니다."라고 말했습니다. Su Jianqiang은 팀이 발표한 관련 연구 논문이 수년 연속 인기 논문이 되었으며 관련 원본 결과가 조치를 취하도록 촉발했다고 말했습니다. 전 세계. 동시에 중국 팀은 팀이 구축한 높은 처리량의 정량적 PCR 검출 플랫폼을 기반으로 영국, 독일, 미국, 호주 및 기타 국가의 동료들과 광범위한 협력을 구축했습니다.
현재 과학자들은 환경 내 약물 저항성 유전자에 대한 일부 기초 연구를 수행하고 특정 데이터를 얻었지만, 환경 내 약물 저항성 유전자에 대한 포괄적이고 체계적인 연구는 아직 부족합니다.약물내성 유전자는 어디서 왔는지, 어디로 가는지, 위험은 무엇인지, 구체적인 대책은 무엇인지는 여전히 과학적 연구를 통해 체계적으로 답할 필요가 있다.
"우리나라는 세균내성 억제를 위한 국가 행동 계획을 최초로 발표하고 시행한 국가 중 하나입니다. 미생물 저항성 억제는 국가 안보 수준과 주요 전략 수준으로 높아졌으며 더 이상 특정 산업이나 특정 전문직에 국한되지 않습니다. 국가위생건강위원회 의료국 부국장 Li Dachuan은 지역과 의료 기관마다 서비스 역량과 관리 수준에 여전히 큰 차이가 있기 때문에 미생물 저항성 상황은 여전히 심각하다고 말한 적이 있습니다. 중증 복합항균제에 대한 관리를 더욱 강화하고, 의료 및 동물보건 전문가의 미생물 저항성 예방 및 통제 능력을 향상시키며, 사회 전체의 미생물 저항성에 대한 이해를 높여야 합니다.
"폐기물로 인한 항생제 내성은 인간이 미생물 세계에 남긴 '발자국'이다. 우리가 해야 할 일은 이런 '발자국'을 최대한 작게 만드는 것"이라고 강조했다.약물 내성 유전자가 생존 가능한 박테리아로 전환된 후 병원성 박테리아로 전환되는 현상, 화합물 오염, 숙주와 미생물군집 사이의 상호 작용은 현재 사람들이 직면하고 있는 새로운 과제이자 주제입니다. 과학 연구자와 미생물 약물 내성 사이의 "전쟁". 아직도 계속되고 있습니다.
