기생충 치료에 가능성을 보여주는 새로운 화합물군

토론토 대학교가 이끄는 국제 연구팀은 기생충에 대한 새롭고 더욱 효과적인 치료법을 개발할 수 있는 천연 화합물군을 발견했습니다. 이 화합물들은 기생충이 인간의 장에서 생존하는 데 사용하는 독특한 대사 과정을 차단합니다.

토양 매개 기생충은 열대 지방 개발도상국에 큰 피해를 입힙니다. 이러한 기생충에 감염되면 권태감, 쇠약, 영양실조 및 기타 심각한 증상을 유발하며, 아동에게 선천적 기형을 유발하고 성장을 저해할 수 있습니다.

토양매개 기생충은 전 세계적으로 10억 명 이상의 사람들을 감염시키고 있으며, 특히 포괄적인 보건 및 위생 시스템이 부족한 개발도상국의 빈곤 지역에서 감염됩니다. 이 기생충은 현재 시중에 나와 있는 몇 안 되는 구충제에 대한 내성이 약해지고 있으므로, 새로운 화합물 개발이 시급히 필요합니다.

토론토 대학교 세포 및 생물 분자 연구 센터의 대학원생이자 이 연구의 첫 번째 저자인 Taylor Davie

해당 연구는 오늘 Nature Communications 저널에 게재되었습니다.

많은 종의 기생충은 대부분의 생활사를 인간 숙주 내부에서 보냅니다. 장 환경, 특히 산소 부족에 적응하기 위해, 기생충은 로도퀴논(RQ)이라는 분자에 의존하는 대사 방식으로 전환합니다.

기생충은 RQ 의존 대사를 이용해 인간 숙주 내부에서 수개월 동안 생존할 수 있습니다.

연구팀은 RQ가 기생충의 체내에만 존재하고 인간은 RQ를 생성하거나 사용하지 않기 때문에 기생충의 적응 대사 과정을 표적으로 삼기로 결정했습니다. 따라서 이 분자의 생성이나 활성을 조절할 수 있는 화합물은 인간 숙주에게 해를 끼치지 않고 기생충을 선택적으로 사멸시킬 수 있을 것입니다.

연구진은 모델 생물인 예쁜꼬마선충(C. elegans)에서 식물, 균류, 박테리아로부터 분리된 천연 화합물을 분석했습니다. 이 선충은 기생충은 아니지만, 산소가 부족할 때 대사를 위해 RQ에 의존합니다.

"이러한 기생충의 특이한 대사를 특별히 표적으로 삼는 약물을 찾아낸 것은 이번이 처음입니다." 이 연구의 수석 연구원이자 도넬리 센터와 테머티 의대의 분자유전학 교수인 앤드류 프레이저의 말이다.

"이 스크리닝은 저희 연구팀을 비롯한 여러 연구팀이 최근 선충류(C. elegans)를 이용하여 RQ 의존성 대사를 연구하는 데 있어 진전을 이루었고, 일본 최대 규모의 연구 기관 중 하나인 이화학연구소(RIKEN)와의 협력을 통해 가능했습니다. 저희는 이화학연구소가 보유한 25,000여 종의 천연 화합물을 스크리닝하여 이러한 유형의 대사에 의존하는 선충을 사멸시키는 벤즈이미다졸 계열 화합물을 발견했습니다."

연구자들은 기생충 치료를 위해 새롭게 발견된 화합물 계열의 다회 투여 요법을 제안하고 있습니다. 대량 약물 치료 프로그램에는 단회 투여가 더 편리하지만, 기생충을 박멸하는 데는 장기간의 치료가 더 효과적일 것입니다.

시즈오카 대학 약학부 교수이자 RIKEN 지속 가능 자원 센터 화학생물학 그룹 책임자인 오사다 히로유키는 "저희 도서관을 활용한 연구 결과에 매우 만족합니다."라고 말했습니다.

"이 연구는 스크리닝 접근법의 위력을 보여줍니다. 이 접근법을 통해 연구자들은 농축된 천연물 집합체 내에서 매우 많은 수의 분자를 스크리닝할 수 있습니다. 스크리닝은 매우 효율적이며, 이는 이처럼 전 세계적으로 중요한 시급한 연구 문제를 해결하는 데 핵심적인 역할을 합니다."

연구팀의 다음 단계로는 스위스 바젤 대학의 카이저 연구실에서 기생충을 대상으로 추가적인 생체 내 시험을 실시하여 새로운 종류의 억제제를 개선하고, RQ를 억제하는 화합물을 계속 찾는 것이 포함됩니다.

"이 연구는 시작에 불과합니다." 프레이저는 말했다. "이 대사에 영향을 미치는 매우 강력한 화합물들을 여러 개 발견했는데, 그중에는 사상 처음으로 선충의 RQ 생성 능력을 차단하는 화합물도 포함되어 있습니다. 이 스크리닝이 전 세계 주요 병원균을 치료하는 약물 개발에 도움이 되기를 바랍니다."

이 연구는 캐나다 보건원과 유럽 분자생물학 기구의 지원을 받았습니다.