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[앵커]
'살모넬라' 하면 식중독을 일으키는 나쁜 세균으로 알려졌는데요.

앞으로는 암을 잡는 좋은 세균으로 변신하게 될 것 같습니다.

국내 연구진이 암세포를 파괴하는 유전자 변형 살모넬라를 만드는 데 성공했습니다.

이성규 기자입니다.

[기자]
식중독을 일으키는 세균 '살모넬라'는 사람의 세포에 침입해 증식하는 능력이 뛰어납니다.

특히 암세포에서는 정상 세포보다 10만 배 정도 더 많이 증식하는 특징이 있습니다.

[민정준 / 전남대 의대 교수 : 암이라는 환경은 세균이 자라기에 굉장히 좋은 환경입니다. (암 조직은) 혈관 발달이 성숙하지 않기 때문에 면역세포들이 침윤을 잘못하는 구역들이 많습니다. 그런 곳에서는 세균들이 안전하게 잘 증식할 수 있습니다.]

국내 연구진이 이런 살모넬라의 특성에 착안해 암세포만 선택적으로 공격하는 유전자 변형 살모넬라를 만들었습니다.

우선 살모넬라를 인체에 주입할 수 있도록 독성 유전자를 제거했습니다.

이후 패혈증을 일으키는 세균인 비브리오가 만드는 '플라젤린B'라는 면역 유발 물질을 살모넬라가 생산하도록 유전자를 조작했습니다.

유전자 조작 살모넬라를 사람 몸 안에 넣으면 암세포에 침입해, 인체가 외부의 적인 세균이나 바이러스를 공격하는 면역반응이 유도됩니다.

[민정준 / 전남대 의대 교수 : 세균(살모넬라)이 암에서 번식함으로써 면역세포의 관심을 끌어 면역세포들이 세균을 잡으러 옵니다. 여기에 플라젤린B가 만들어져 면역세포들이 암을 공격하게 합니다.]

이런 과정을 거쳐 탄생한 유전자 조작 살모넬라를 대장암에 걸린 생쥐에게 주입했더니 24일 후 암이 완전히 사려졌습니다.

또 대장암이 전이된 간에서도 암 조직이 현저히 줄어든 것으로 나타났습니다.

연구팀은 추가 동물실험을 거쳐 실제 사람에게도 적용할 수 있는지 임상시험을 진행할 계획입니다.

YTN 사이언스 이성규[sklee95@ytn.co.kr]입니다.

YTN 사이언스 이성규

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식중독 일으키는 ‘살모넬라’…암세포 죽인다

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[앵커]
‘살모넬라’ 하면 식중독을 일으키는 나쁜 세균으로 알려졌는데요. 앞으로는 암을 잡는 좋은 세...

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네이버 블로그 | 과학기술정보통신부 블로그

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생물학적 방법으로
산업 화학물질 대량생산 가능성 열어

미래창조과학부 글로벌프론티어사업(지능형바이오시스템설계및합성연구단)을 수행한 한국과학기술원(KAIST) 이상엽 교수팀은세계 최초로 대장균을 이용하여 폴리에스터 섬유 등의 주원료로 사용되는 테레프탈산*을 생합성**하는 데 성공하였습니다.

* 테레프탈산 : 폴리에스터 섬유, PET 병 등의 주원료로 사용되며 각종 병류, 전기/전자용품 등에 응용되는 주요 화합물
** 생합성 : 생물체에서 세포의 작용으로 유기물질을 합성하는 일. 이 성질을 이용하여 실험적 또는 공업적으로 여러 물질의 선택적 합성이 가능

현재 테레프탈산은 산업적으로 화학공정을 통해 제조(생산 효율 95mol%)되고 있으나 이러한 공정은 에너지 소모가 많고 유독성 촉매를 사용 함으로써 환경 친화적이지 못한 단점이 있는데요.

이번에 개발된 대장균을 통한 테레프탈산 생산은 친환경적 방법으로 현 생산효율 이상(생산 효율 97mol%)의 생산이 가능합니다.

대장균을 이용한 파라자일렌으로부터 테레프탈산 바이오전환 전체 개념도

이번 연구결과는 섬유에서 PET 병, 자동차 부품까지 폭넓게 사용되는 테레프탈산 을 미생물을 활용한 친환경적인 방법 으로 대량생산 할 수 있다는 점에서 큰 의미를 갖습니다.

이상엽 교수(한국과학기술원) 연구팀 의 연구결과는 국제적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 온라인판 5 월 31 일자에 게재 되었습니다.

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?

현재 전 세계적으로 화석 연료 및 그 기반 화합물들의 소비량은 급증하고 있고, 이는 기후 변화, 환경 문제, 화석 연료의 고갈 등의 심각한 문제를 야기하고 있는 실정입니다.

따라서 재활용 가능한 자원으로부터 보다 친환경적인 방법으로 연료 및 화합물들을 생산해야 한다는 필요성이 점점 부각되고 있는데요. 이에 연구팀은 화학적으로 생산 되는 플라스틱의 주원료인 PET 를 친환경적인 방법으로 미생물을 통해 생산하기 위해 PET 를 구성 하고 있는 테레프탈산을 생산 할 수 있는 시스템을 개발하고자 하였습니다.

□ 연구 전개 과정에 대한 소개

기존에 보고가 되지 않은 Pseudomonas putida*와 Comamonas testosteroni** 균주에 존재하는 생화학 경로를 합성하여 파라자일렌으로부터 테레프탈산을 생산 할 수 있는 대장균 균주를 제작하여 배양 한 결과 테레프탈산의 생산을 확인 할 수 있었습니다.

새로이 제작 된 대장균을 배양 했을 시, 대사회로 내 중간체 물질인 파라톨루엔산***이 부산물로 축적 되는 것을 확인 할 수 있었습니다. 따라서, 대사회로 내에 인위적으로 도입 된 유전자들의 발현 세기를 최적화 하기 위해 새로이 조작 하였고 이를 통해 부산물의 축적을 해결 할 수 있었습니다.

완성 된 대장균은 유가식 발효****를 통해 테레프탈산 대량 생산을 시도 하였고 이를 통해 13.3 g/L 의 테레프탈산을 세계 최초로 대장균으로부터 생산 하였습니다.

* Pseudomonas putida :
녹농균의 한 종으로써 토양이나 물속 등 자연계에 광범위하게 존재하는 세균으로 강한 병원성균. 이 균에 의하여 폐렴, 복강내감염, 골관절염 등이 발생하지만 본 연구에서 병원성이 없는 안전한 균이다.
** Comamonas testosteroni :
토양이나 물속 등에서 발견 할 수 있는 균주이다. 병원성이 없는 균주로써 인체에 무해하다.

*** 파라톨루엔산 :　무극성 용매나 석유첨가제로 사용이 되고 있다. 수소와의 반응을 통해 벤젠을 합성하는 재료로 쓰인다. 하지만, 톨루엔 증기를 들이 마시면 환각 작용을 일으켜 법적으로 환각물질로 지정되어있다.

**** 유가식 발효 : 배양액을 간헐적으로 공급하는 배양법(영양분의 농도를 인위적으로 조절)으로, 세포나 특정 대사산물 생산을 극대화하기 위해 사용된다.

□ 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소가 있었다면 무엇인지?

현 연구에서는 두 가지의 장애요소가 있었습니다.

첫째는 중간체 산물(p-톨루엔산)의 축적이였다. 대사회로 구축을 완성하고 물질 생산을 시도 했을 때 대량의 p-톨루엔산이 검출 되었고 이를 해결하기 위해서 테레프탈산을 생산 하는 대사 회로에 놓인 유전자들의 발현량을 최적화 하였습니다.

두 번째 문제는 파라자일렌을 첨가해 주었을 때 파라자일렌의 독성, 휘발성, 그리고 불용해성으로 실험의 장애 요소가 되었습니다.

이에 따라 기 름과 같은 성질을 가진 유기산을 첨가하여 수성과 유기성 층으로 발효를 나누어 동시에 진행 한 결과, 세포를 독성 물질인 파라자일렌으로부터 보호할 수 있었는데요. 그 결과 파라자일렌을 대장균으로부터 분리시키면서도 지속적으로 발효를 진행할 수 있는 시스템을 제작 할 수 있었습니다.

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?

대장균으로부터 테레프탈산의 생산은 한번도 보고되지 않은 사례입니다. 거의 100%의 수율을 자랑하는 현 연구진의 시스템으로 바이오 기반의 플라스틱 생산이 한발 가까워졌으며 친환경적인 측면을 자랑하고 있습니다.

□ 꼭 이루고 싶은 목표와 향후 연구계획은?

현 시스템을 산업적 스케일로 발전 시키기 위해서는 다음과 같은 연구가 이루어져야 합니다.

첫째, 대장균이 아닌 다른 미생물의 스크리닝이 필요합니다. 파라자일렌의 독성을 견디면서 고효율의 테레프탈산을 생산 할 수 있는 균주를 발견하면 테레프탈산 생산의 경제적인 측면이 보완되어 산업성을 가질 것으로 예상됩니다.

또한, 현 연구진이 제시한 이상발효 조건의 유가식 배양이 아닌 최적화 된 발효 조건을 찾음으로써 더욱 경제적인 생산에 기여 할 수 있을 것 입니다.

□ 기타 특별한 에피소드가 있었다면?

실험적인 부분에서 문제를 해결하기 위한 노력도 많았으나 새로운 실험을 수행하기 위해 기기 제작 등에도 애를 먹었었습니다. 파라자일렌을 첨가 하여 플라스크 배양을 여러 차례 시도 하였으나 물질의 독성으로 인해 매번 실패로 돌아갔습니다.

이를 해결하기 위해 팀원들과 몇 일을 고민하며 디자인 한 결과, 굽은 팔이 달린 특별한 모양의 플라스크를 특수 제작 했으며 특수 제작 플라스크를 이용하여 파라자일렌을 성공적으로 세포 배양에 첨가 할 수 있었습니다. 이러한 소소한 계기를 통해 연구를 계속 발전 시킬 수 있었습니다.

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대장균 활용하여 플라스틱 원료 생합성 성공

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생물학적 방법으로 산업 화학물질 대량생산 가능성 열어 미래창조과학부 글로벌프론티어사업(지능형바이오...

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문제:작은 양이 아니라 과다하게 많은 양이 번식하게 되면 생물의 생장을 방해해요. 특히 논에 해캄이 과다 번식하면 벼가 잘 자라지 못하게 하고, 양식장에서 키우는 연어같은 물고기는 해캄으로 인해 운동을 잘 못하게 되고 성장을 잘 못하게 된다.

특징
특징
활 율
ㅇ
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:
:
해캄은 광합성을 하면서 물 안에 산소를 공급하고 다른 수생 식물써 먹이사슬을 유지하는 역할을 하기도해요
ㅏ
ㄴ
ㄷ
인물 한다
.
ㅁ
ㅣ
ㅅ
ㅐ
ㅇ
ㅁ
ㄹ
해캄은는 녹조식물로 봄부터 여름까지 온도가 높을 때 수온이 상승하면 호수, 늪, 물의 흐름이 빠르지 않은 물가에 있는 바위같은 데서 볼 수 있어요. 해캄은 크게 번식하면 덩어리를 이루어서 눈에도 쉽게 띕니다.
ㅋ코ㅗㅗㅎㅗㅎㅗㅗㅇㅗㅇㄴㅗㅇ냐ㅗㅇ냐ㅕ

원생
ㄸ
ㅣ
ㄷ

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https://youtu.be/OjKnwdS1GGI

https://youtu.be/jbSaHpjBtQw

천연섬유

문제:천연섬유로 만든 옷이 환경에 나쁜 영양을 미침

생물:작은 생물

특징:건조와 함께 살균을 함

활용:섬유를 옷으로 바꿈니다

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숨 쉬는 천연 섬유 목화솜 추출 과정 / YTN 사이언스

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살모넬랴균 암

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암세포 잘가 윤우+라온

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암세포 잘가 윤우+라온

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암세포
를 죽이는 세균
우리에게도 해를 끼치지만 암세포를죽인다

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https://m.post.naver.com/viewer/postView.naver?volumeNo=32335878&memberNo=51907070

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http://www.hidomin.com/news/articleView.html?idxno=488727

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https://www.hankyung.com/society/article/2022062441407

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https://m.hani.co.kr/arti/science/science_general/946898.html?_fr=gg#c

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