결핵균은 면역 반응에서 살아남기 위해 '죽은 척'할 수 있다

이 백신은 매년 1억 명 이상의 유아를 치명적인 뇌부종을 포함한 중증 결핵(TB)으로부터 보호합니다. 그러나 이 백신은 성인에게 더 흔한 폐결핵은 예방하지 못합니다. 이로 인해 이 질병은 매년 125만 명의 목숨을 앗아가는 세계에서 가장 치명적인 전염병으로 남아 있습니다.

대부분의 연구에 따르면, 현행 결핵 백신은 강력한 면역 반응을 유발합니다. 하지만 표준 면역 측정법으로는 성인의 면역 효과를 예측할 수 없습니다. 그래서 터프츠 대학교 커밍스 수의과대학, 유타 대학교, 하버드 TH 찬 공중보건대학원, 그리고 텍사스 A&M 대학교의 과학자들은 새로운 접근법을 시도했습니다. 결핵균이 자신을 파괴할 준비가 된 면역 체계를 어떻게 피하는지 연구한 것입니다.

최근 npj Vaccines 에 게재된 쥐에 대한 유전학 연구에 따르면, 결핵균은 면역 반응에서 살아남기 위해 본질적으로 '죽은 척'할 수 있다고 합니다.

결핵은 역사적으로 '소모병'이라는 이름으로도 알려져 있는데, 이는 질병이 느리고, 심각하며, 종종 치명적인 상태로 진행되는 것을 반영하는 용어입니다.

"치료만으로는 결핵 확산을 막을 수 없기 때문에 더 나은 예방이 시급합니다."라고 커밍스 수의과대학 부교수이자 이 연구의 공동 저자인 아만다 마르티노(의학박사, 공중보건학 박사, 공중보건학 박사)는 말합니다. "60여 년 전 결핵 치료제가 개발되면서 전 세계적으로 결핵 발병 건수가 급격히 감소했습니다. 그러나 HIV 유행과 함께 결핵이 재발했고 기존 항생제에 대한 내성이 점차 커지고 있습니다. 현재 내성 결핵을 치료할 수 있는 신약은 소수에 불과하여 치료가 훨씬 더 어려워졌습니다."

인플루엔자나 COVID-19와 같은 다른 호흡기 질환은 바이러스에 의해 발생하고 잦은 돌연변이로 인해 지속적인 백신 접종이 필요합니다. 반면, 결핵은 유전적으로 매우 안정적인 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)에 의해 발생합니다. 이론적으로 이는 백신 접종으로 쉽게 예방할 수 있다는 것을 의미합니다.

연구팀은 연구에서 트랜스포존 삽입 시퀀싱(TnSeq)이라는 기술을 사용하여 4개 그룹의 쥐에서 박테리아가 생존하는 데 필요한 유전자를 확인했습니다.

• 첫 번째 그룹은 기존 백신(100년 전 소의 결핵균주에서 개발)을 접종했습니다.
• 두 번째 환자는 인간 결핵 균주를 기반으로 한 실험적 백신을 접종받았는데, 전임상 연구에서 이 백신이 더 강력한 면역 반응을 유도하는 것으로 나타났습니다.
• 세 번째 그룹은 이전에 결핵에 감염된 후 항생제로 치료를 받았습니다.
• 네 번째 그룹(대조군)은 백신이나 감염에 노출된 적이 없었습니다.

과학자들은 백신 접종을 받은 숙주에서 박테리아가 생존하는 데 필요한 핵심 유전자를 찾을 것으로 예상했고, 실제로 미래 백신의 잠재적 표적을 여러 개 발견했습니다. 하지만 가장 놀라운 것은 백신 접종이나 감염 후 박테리아가 필요로 하지 않는 유전자들이었다는 것입니다.

마르티노는 "일반적으로 박테리아가 빠르게 성장하여 심각한 결핵 감염을 일으키는 데 중요한 특정 유전자가, 백신 접종이나 이전 감염으로 인해 이미 면역 반응이 있는 신체에 박테리아가 감염될 때는 필요하지 않다는 사실에 특히 놀랐습니다."라고 말했습니다.

그 대신 연구자들은 결핵균이 스트레스에 대처하고 불리한 환경에서는 "얼어붙는" 데 도움이 되는 다른 유전자에 의존하여 전략을 전환한다는 것을 발견했습니다.

유타 대학교의 준교수이자 이 연구의 공동 저자인 앨리슨 케리는 "이 박테리아는 백신 효능, HIV 또는 기타 요인으로 인해 면역 반응이 약해질 때까지 '잠복'하고 있는 것으로 추정됩니다."라고 설명합니다.

이러한 연구 결과는 과학자들이 백신과 함께 사용하여 면역 체계가 결핵균이 숨어 있는 곳을 "연기로 제거"하는 데 도움이 되는 약물을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.

연구팀은 또한 백신 종류나 접종 방식에 따라 결핵균의 생존에 필요한 유전자가 달라진다는 사실을 발견했습니다. 이는 백신 종류가 결핵균에 미치는 압력이 다르다는 것을 보여주며, 더 효과적인 새로운 백신-추가 접종 조합의 가능성을 열어줍니다.

마르티노는 "이 박테리아는 면역 체계에서 생존하기에 매우 잘 적응되어 있습니다."라고 말합니다. "고대 이집트부터 사람들을 감염시켜 왔습니다. 결핵을 교묘히 제압하고 이 세계적인 비상사태를 통제하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다."