[취미는 과학/ 확장판] 12화 항생제, 인간은 패배하고 있는가? (feat. 장홍제 교수)

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EBS 컬렉션 - 사이언스

항생제의 중요성과 과거 감염병의 위험성

항생제가 없던 시대의 높은 사망률 언급

미래의 슈퍼박테리아로 인한 사망 위험 예측

항생제 개발 이전 시대로의 회귀 가능성 경고

세균과 인간의 싸움에 대한 문제 제기

개인적인 항생제 복용 경험 공유

항생제의 기원과 미생물 간의 경쟁

과학자들의 항생제에 대한 오해 및 인식 언급

항생제의 흔한 사용과 문명 발전의 연관성 설명

항생 물질의 자연적 기원과 미생물 간의 생존 경쟁 설명

항생 물질과 항생제의 차이점 설명

미생물 간의 생화학 무기 경쟁과 항생 물질 발견 과정 설명

스트렙토마이신(마이신)의 발견과 결핵 치료에 대한 설명

흙 속 미생물과 항생 물질 생산의 연관성 설명

흙에서 추출되는 항암 물질과 제약 회사의 연구 활동 언급

항생 물질을 가진 미생물 발견의 어려움과 제약 회사의 노력 설명

알렉산더 플레밍의 페니실린 발견 과정과 대량 생산의 어려움 설명

항생제 내성과 슈퍼 박테리아의 위협

항생제 내성의 정의와 발생 원리 설명

내성 진화의 두 가지 원리(타겟 변화, 저항성 유전자 획득) 설명

수직적 및 수평적 유전자 전달 방식 비교

바이러스를 통한 항생제 내성 유전자 전달 과정 설명

슈퍼 박테리아의 위험성과 사망자 수 예측

슈퍼 박테리아 대응 방안과 미래 전망

슈퍼 박테리아 대응 방안의 부재 언급

내성 발생 원인 분석 및 대응 방안 제시(완벽 제거, 강력한 물질 개발)

볼바엔을 이용한 새로운 항생제 개발 전략 소개

인체 내 항균 펩타이드와 AI 활용 연구 언급

바이러스를 이용한 새로운 항생제 개발 전략(적의 적은 친구)

항생제 내성균의 확산과 슈퍼 박테리아의 등장으로 인류는 심각한 위협에 직면해 있으며, 이는 항생제 개발 이전 시대로 되돌아갈 수 있는 가능성을 내포한다.

세균의 수평적 유전자 전달 방식은 항생제 내성을 빠르게 확산시키며, 인간은 섭리를 이기기 위해 숭고한 싸움을 벌이고 있다.

새로운 항생제 개발과 더불어 바이러스(박테리오파지)를 이용한 세균 퇴치 전략, 그리고 자연에서 항균 물질을 찾는 연구가 대안으로 제시되고 있다.

🦠 항생제의 중요성: 과거와 현재

항생제가 없던 시절에는 많은 사람들이 세균 감염으로 사망했습니다. **2050년대에는 슈퍼 박테리아로 인해 3초에 1명씩 사망할 수도 있다는 예측**이 있습니다. 이는 항생제 내성 문제의 심각성을 보여줍니다.

항생제 개발 이전 시대로 돌아갈 수 있다는 경고는 **세균과의 싸움에서 방심해서는 안 된다는 점**을 강조합니다. 우리가 흔하게 복용하는 항생제가 없었다면 어땠을지 상상하기 어렵습니다.

🧪 항생제의 기원: 미생물 간의 생존 경쟁

항생 물질은 원래 세균이 만드는 물질입니다. **세균들은 생존을 위해 다른 세균을 죽이는 화학 무기를 개발**했는데, 이것이 바로 항생 물질의 기원입니다. 마치 생화학 무기를 사용하는 것과 같습니다.

항생 물질은 미생물들이 자원 경쟁에서 우위를 점하기 위해 만들어냅니다. **포도당과 같은 자원을 독점하기 위해 주변의 다른 미생물을 죽이는 독성 물질을 생성**합니다. 이는 인간 사회의 경쟁과 유사합니다.

🌱 흙 속의 비밀: 항생 물질과 항암제

스트렙토마이신과 같은 항생제는 흙에서 발견된 방선균에서 유래되었습니다. **흙은 다양한 미생물들이 경쟁하는 장소이며, 여기서 생존을 위한 무기가 개발**됩니다. 흙 속에는 항생 물질뿐만 아니라 항암제도 존재합니다.

제약 회사들은 흙을 파서 새로운 항생 물질을 찾으려고 노력합니다. **오래된 나무 주변의 흙에는 항암 물질이 있을 가능성이 높으며, 이는 흙이 신약 개발의 보고**임을 시사합니다. 흙 속의 미생물들을 분리하고 분석하는 것은 복잡하고 비용이 많이 드는 과정입니다.

🛡️ 항생제의 작용 원리: 성벽과 공장 공격

항생제는 세균의 세포벽(성벽)이나 단백질 공장(리보솜)을 공격하여 세균을 죽입니다. **세포벽은 인간 세포에는 없는 구조이므로, 항생제가 인간 세포에 미치는 영향은 적습니다**. 리보솜 또한 세균과 인간의 것이 다르기 때문에 항생제가 선택적으로 세균을 공격할 수 있습니다.

베타락탐 항생제는 세균의 세포벽을 만드는 효소를 공격하여 세포벽 형성을 막습니다. **이는 세균의 "성벽"을 무너뜨리는 것과 같으며, 세균이 생존할 수 없게 만듭니다**. 베타락탐 고리는 페니실린의 핵심 구조입니다.

💪 항생제 내성: 세균의 진화와 수평적 유전자 전달

항생제 내성은 세균이 항생제에 저항하는 능력을 갖게 되는 현상입니다. **세균은 돌연변이를 통해 항생제의 공격 타겟을 바꾸거나, 항생제를 무력화시키는 효소를 생성**하여 내성을 획득합니다.

세균은 수직적 유전자 전달뿐만 아니라 수평적 유전자 전달을 통해 항생제 내성을 확산시킵니다. **세균은 짝짓기, DNA 조각 흡수, 바이러스(박테리오파지)를 통해 항생제 내성 유전자를 다른 세균에게 전달**할 수 있습니다. 이는 세균이 집단 지성을 발휘하여 항생제에 저항하는 것과 같습니다.

🔬 슈퍼 박테리아와 새로운 치료 전략

슈퍼 박테리아는 대부분의 항생제에 내성을 가진 세균으로, 심각한 공중 보건 문제입니다. **슈퍼 박테리아 감염은 치료가 어렵고, 높은 사망률을 초래할 수 있습니다**. 병원은 항생제 사용이 많고, 면역력이 약한 환자들이 많기 때문에 슈퍼 박테리아가 진화하기 좋은 환경입니다.

새로운 치료 전략으로 박테리오파지를 이용하는 방법이 주목받고 있습니다. **박테리오파지는 세균을 감염시키는 바이러스로, 인간에게는 무해합니다**. 박테리오파지를 이용하여 세균을 공격하는 것은 '적의 적은 친구' 전략과 같습니다.

또 다른 대안으로, 볼바엔-반코마이신 복합체와 같이, **기존 항생제에 새로운 구조를 더해 내성을 극복하는 방법**이 있습니다. 이 복합체는 끊임없이 구조를 바꾸어 세균의 내성을 무력화시킵니다.

항생제를 복용할 때는 의사의 지시를 철저히 따라야 합니다. **정해진 용량과 복용 시간을 지키지 않으면 약효가 제대로 나타나지 않거나 내성이 생길 수 있습니다**. 식후 복용, 공복 복용 등 약마다 복용 방법이 다르므로 주의해야 합니다.