수로에서 더 많은 항균 내성 박테리아를 감지하는 방법은?

[이미디어= 황원희 기자] 수로에서의 항균 저항성(AMR)은 심각한 위협이 된다. 아일랜드 골웨이대학교 세균학강사 지나 알팔은 일반적으로 사용되는 항생제가 쓸모없는 것으로 간주된다면, 수십 년간의 인류 의학과 농업 발전이 저해될 수 있다고 말한다.

유엔 환경 프로그램에 따르면 2050년까지 AMR로 인해 매년 천만 명이 사망할 수 있다. 하지만 AMR은 단순히 인간의 건강 문제에 그치지 않는다. 이는 또한 수질 악화에 기여하며, 특히 하수와 농업 유출수와 같은 오염원으로 인해 더욱 수질이 저하된다. 따라서 이는 광범위한 영향을 미치는 중요한 환경 문제가 된다.

물속에서 AMR을 처리하는 것은 어려운 일이다. 왜냐하면 물 시스템은 복잡하고 다양한 종류의 내성 박테리아를 운반할 수 있기 때문이다. 물에서 AMR을 모니터링할 수 있는 효율적이고 확장 가능하며 전 세계적으로 접근 가능한 방법이 부족하기 때문에 이렇듯 커지는 위협을 완화하기 어렵다.

저자는 최근 지속가능한 미생물학 저널(Sustainable Microbiology)에 이같은 연구조사를 밝혔는데 전 세계의 강, 호수 및 폐수 시스템은 저항성 슈퍼버그와 그 유전자의 저장소 및 경로 역할을 하여 AMR이 생태계 전반에 퍼지도록 함으로써 야생동물, 농업 및 인간 인구에 영향을 미친다고 알렸다. 강물은 AMR 관련 연구의 42%를 차지하는 가장 많이 연구된 물 샘플 공급원이 된다. 호수와 폐수를 포함한 다른 수원들도 내성 유전자를 퍼뜨리는 데 중요한 역할을 할 수 있지만, 자세한 분석이 부족하다.

대부분의 AMR 연구는 미국(17%), 중국(10%), 브라질(9%) 세 나라에서 이루어지고 있다. 그러나 대다수 다른 지역들, 특히 저소득 국가들은 연구가 잘 이루어지지 않았는데 이는 우려스러운 일이라고 연구 저자는 말한다. 왜냐하면 AMR이 이들 나라에서 훨씬 더 심각할 수 있지만, 데이터가 부족하기 때문이다.

AMR을 검출하기 위해 과학자들은 주로 두 가지 고급 분자 방법을 사용한다. 연구의 57%에서 사용되는 중합효소 연쇄 반응(PCR)과 메타유전체학(27%)이 선진기술이며 실험실에서 박테리아를 배양하는 전통적인 배양 기반 방법도 사용된다.

배양 기반 방법은 분자 방법보다 간단하고 저렴하지만 현장에서는 사용할 수 없다. 또한 죽은 박테리아나 숨겨진 저항 유전자를 감지할 수 없다. .

PCR은 특정 DNA 서열을 증폭하여 검출하고 특정 박테리아를 식별하는 데 사용할 수 있다. 메타유전체학은 샘플 내 전체 미생물 군집의 모든 유전 물질을 분석하여 더 넓은 관점을 제공하는 기술이다.

이러한 방법들은 강, 호수, 바다에서 AMR을 감지하는 데 더 효과적이다. 특히 브라질의 경우 과학자들이 메타유전체학을 사용하여 여러 도시의 수로에 존재하는 모든 다양한 내성 유전자를 찾았다. 이 기술은 일반적인 테스트로는 감지할 수 없는 저항 패턴을 감지할 수 있다.

이러한 방법들은 전문 장비와 훈련된 직원이 필요하기 때문에 시간이 많이 걸리고 복잡하며 막대한 비용이 들 수 있다. 하지만 자금이 마련된다면 더 널리 사용될 수 있다. 이것은 전 세계의 항생제 내성을 추적하는 데 도움이 되며 보다 용이한 대응이 가능할 것으로 보인다.

유럽 전역의 한 연구에 따르면, 배양 방법은 10개국의 오염된 하천 시스템에서 모든 내성 유전자를 찾는 데 실패한 반면, 고급 메타게놈 기술은 이를 식별할 수 있었다. 따라서 분자 도구는 AMR의 실제 범위를 이해하는 데 매우 중요하다.

글로벌 연구 노력을 매핑함으로써 사하라 사막 이남 아프리카와 동남아시아와 같은 대표성이 낮은 지역을 식별할 수 있다. 연구저자는 또한 특정 수원, 특히 저소득 국가의 강이 과소 대표된다는 것을 발견했다. 보다 공평하고 포괄적인 AMR 감시가 없다면 이는 고려되지 않을 것으로 보인다.

모든 사람이 정확한 AMR 검출에 더 쉽게 접근할 수 있도록 하기 위해서는 분자 방법의 포괄적인 검출 능력과 배양 기반 방법의 경제성을 결합한 하이브리드 접근 방식이 필수적이다.

PCR 및 메타유전체학과 같은 새로운 방법은 약물 내성 확산에 대처하는 데 도움이 될 수 있다. 이러한 방법을 더 저렴하고 쉽게 사용할 수 있다면 폐수를 더 잘 관리하고, 약물 내성의 전 세계적인 추적을 개선함으로써, 슈퍼버그로부터 사람과 환경을 보호하는 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다.

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