Assessment of antimicrobial potential of cell-free supernatant from Lacticaseibacillus paracasei SRG isolated from the vaginal microbiota of healthy women against uropathogens

많은 여성에게 요로는 빈번한 감염 부위이며, 이는 종종 주변 지역의 박테리아가 방광으로 이동하면서 시작되는 흔한 질환입니다. 인체는 이에 대항하는 자연 방어 체계를 갖추고 있습니다. 바로 질 내에 서식하며 해로운 침입자들을 억제하는 데 도움을 주는 유익한 박테리아 공동체입니다. 이 유익한 미생물들, 주로 락토바실러스(lactobacilli)로 알려진 집단은 위험한 박테리아가 생존하기 어려운 환경을 조성합니다. 이러한 자연적인 균형이 깨지거나 해로운 박테리아가 너무 강해지면 감염이 발생할 수 있습니다. 항생제가 오랫동안 표준 치료법이었으나, 이러한 약물에 저항하는 박테리아의 증가로 인해 감염을 예방하고 관리하는 새로운 방법을 찾는 것이 의학계의 중요한 목표가 되었습니다. 연구자들은 점차 인체의 자연 방어 기제로 눈을 돌려, 이 친절한 박테리아들이 생성하는 물질이 새로운 보호선을 제공할 수 있을지 궁금해하고 있습니다.

최근 한 연구에서 인도의 과학자 팀은 건강한 여성의 질 샘플에서 발견한 특정 박테리아 균주를 사용하여 이 아이디어를 테스트하기 위해 연구를 수행했습니다. 그들은 Lacticaseibacillus paracasei SRG라고 불리는 미생물을 분리해 냈고, 다음과 같은 간단한 질문을 던졌습니다. "이 박테리아가 스스로 생성하는 액체가, 박테리아 자체가 존재하지 않더라도 요로 감염을 일으키는 세균의 성장을 막을 수 있는가?" 답을 찾기 위해 연구진은 요로 또는 질 감염 병력이 없는 6명의 여성으로부터 샘한을 수집했습니다. 연구진은 분리된 박테리아를 영양분이 풍부한 배양액에서 배양한 후, 모든 살아있는 세포를 제거하기 위해 액체를 여과하여 박테리아가 분비한 화학적 부산물만을 남겼습니다. 세포가 없는 상층액(cell-free supernatant)이라고 불리는 이 투명한 액체를 E. coli, Klebsiella, Staphylococcus를 포함한 8가지 유형의 요로 병원균(uropathogens)에 대해 테스트하였으며, 여기에는 강력한 항생제에도 내성을 가진 균주들도 포함되었습니다.

결과에 따르면, 이 액체는 실제로 해로운 박테리아의 성장을 멈추게 할 수 있었지만, 그 효과는 액체의 양과 산도(acidity)라는 두 가지 요인에 크게 좌우되었습니다. 연구진이 액체를 희석했을 때 박테리아를 죽이는 힘은 떨어졌으나, 농도가 높을 때는 생존하는 세균의 수를 유의미하게 감소시켰습니다. 더 중요한 것은 액체의 산도가 주요한 역할을 했다는 점입니다. 이 액체는 건강한 질의 자연적인 산성 환경과 유사하게 낮은 pH를 유지할 때 가장 잘 작동했습니다. 연구진이 액체를 중성 pH로 조절했을 때, 박테리아 수가 처리하지 않은 대조군과 동일한 수준으로 돌아오면서 박테리아를 억제하는 능력을 상실한 반면, 산성 조건(pH 4 및 5)에서는 유의미한 감소를 보였습니다. 그러나 이야기는 여기서 끝나지 않았습니다. 과학자들은 또한 이 액체를 극한의 열에 노출시키고 독소나 단백질 같은 대부분의 생물학적 무기를 파괴하는 효소로 처리했습니다. 놀랍게도, 이 액체는 이러한 처리 후에도 박테리아를 죽이는 능력을 유지했습니다. 이 발견은 활성 성분이 취약한 단백질이 아니라, 가혹한 조건에서도 견딜 수 있는 안정적이고 내열성이 있는 분자임을 나타냅니다.

박테리아를 죽이는 것 외에도, 연구는 유익한 박테리아가 표면에 얼마나 잘 달라붙는지와 해로운 박테리아와 어떻게 상호작용하는지를 조사했습니다. 연구진은 L. paracasei SRG 균주가 자기들끼리 뭉치는 성질인 자가응집(autoaggregation) 능력이 강하며, 또한 응집(co-aggregation)이라 불리는 과정을 통해 해로운 박테리아와도 쉽게 결합한다는 것을 발견했습니다. 이러한 덩어리를 형성하는 능력은 매우 중요한데, 이는 박테리아가 물리적으로 침입자들을 밀어내어 요로 벽에 부착되는 것을 방지할 수 있음을 시사하기 때문입니다. 또한 이 균주는 적절한 수준의 표면 점착성을 보여주었는데, 이는 박레리아가 제 역할을 수행하기 위해 필요한 점막층에 부착하는 데 도움을 줍니다. 이러한 물리적 특성은 강력하고 안정적인 산성 액체의 생성과 결합하여, 인간의 몸속에서 살아가며 자신의 영역을 방어하기에 적합한 미생물의 모습을 보여줍니다.

본 연구는 이 특정 박테리아 균주가 건강한 여성의 질 마이크로바이옴에 토착한 것으로서, 강력한 프로바이오틱스 후보로서의 잠재력을 지니고 있다고 결론짓습니다. 항생제에 내성이 있는 다양한 위험한 박테리아를 억제하는 액체를 생성하는 능력은 미래의 치료법을 위한 유망한 경로를 제시합니다. 연구진은 실험실 결과가 고무적이긴 하지만, 이것은 시작일 뿐이라고 강조합니다. 이 연구 결과는 이러한 친절한 박테리아의 자연 화학 작용을 활용하는 것이 요로 감염을 예방하기 위한 새로운 비항생제 전략이 될 수 있음을 시사합니다. 다만, 이것이 환자를 위한 실제 치료법이 되기 전에는, 인체 내에서의 안전성과 효과를 확인하기 위한 추가 연구가 필요합니다. 현재로서는, 이 연구가 인간 마이크로바이옴의 자연 방어 체계가 복잡하고 강력하며, 과학이 이제 겨우 열기 시작한 열쇠를 쥐고 있다는 점을 명확히 보여준다는 점에서 큰 의미가 있습니다.