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항생제 내성 진화-과학 심화 탐구

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항생제는 어떻게 작용할까?

박테리아에 대한 항생 물질은 박테리아를 공격하고 우리 몸의 세포는 공격하지 않는 특징이 있다. 그 이유는 항생제가 박테리아에게만 있는 효소나 구조를 공격하기 때문이다. 즉, 진핵생물의 리보솜과 다른 구조를 가진 박테리아의 리보솜을 표적으로 스트렙토마이신 등의 항생제가 작용한다. 또한, 진핵세포의 세포벽과는 다른 구조를 갖는 박테리아 세포벽은 페니실린이나 반코마이신에 의해 합성이 억제된다.

항생제 내성균－슈퍼박테리아

오늘날 어떤 항생제로도 잘 죽지 않는 박테리아들(슈퍼박테리아)이 많이 발견되고 있다. 항생제가 있는 환경에서 계속 미생물을 키우면 자연 선택 때문에 항생제 내성균이 우점종이 될 수밖에 없다. 그런데 실제로 손 세척 비누, 세탁세제, 동물, 축산농가 심지어는 과수나무에도 항생제가 남용되고 있으므로 항생제 내성균이 많아지는 것이다.

02 우리 몸의 방어 작용

박테리아의 항생제 내성

https://simagebank.com/wp/298/

Antibiotic Resistance in Bacteria-A Review

https://www.mdpi.com/2079-6382/11/8/1079

배경: 박테리아 간의 다제 내성(MDR)의 세계적인 문제는 매년 수십만 명의 사망 원인입니다. MDR 박테리아의 상당한 증가에 대응하여 가축용 사료 첨가제의 형태뿐만 아니라 2019년 6월 EU 규정의 대상이었던 메타필락시스 및 그 치료를 포함하여 항생제의 사용을 제한하거나 제거하기 위한 입법 조치가 널리 취해졌습니다. 수많은 연구에서 박테리아가 표현형과 유전 전략을 모두 사용하여 항생제에 대한 자연 방어를 가능하게 하고 사용된 항균 화학 물질에 대한 내성을 증가시키는 기전을 유도한다는 것을 문서로 만들었습니다. 이 검토에서 제시된 기전은 인간과 동물의 박테리아 감염과 싸우는 능력을 줄이는 데 큰 영향을 미친다. 또한, 환경에서 다중 내성 균주의 높은 유병률과 공생 식물상 및 식인성 병원체와 같은 병원성을 포함한 다른 박테리아 종 간의 약물 내성 유전자의 전달 용이성(대장균, 캄필로박터 종, 엔테로코커스 종, 살모넬라 종, 리스테리아 종, 포도상구균 종.) 인간과 동물의 박테리아 사이에 다중 저항의 급속한 확산을 선호합니다. 인간과 동물에게 위험한 박테리아 사이에 다중 약물 내성의 광범위한 현상으로 인한 세계적인 위협을 감안할 때, 이 연구의 주제는 인간과 동물로부터 분리된 “식인성 병리학자”라고 불리는 가장 빈번한 박테리아에서 내성 기전을 제시하는 것입니다. 선택된 병원체, 특히 인간에 대한 위험 중 다제 내성과 관련된 글로벌 문제의 중요성을 제시하기 위해이 간행물은 또한 세계 여러 지역에서 선택된 박테리아 중 약물 내성 발생 비율 범위에 대한 통계 데이터를 제시합니다. 병원체 내성의 표현형 특성 외에도 이 검토는 특정 항생제 그룹에 대한 약물 내성 유전자 검출에 대한 자세한 정보를 제공합니다. 원고는 또한 Campylobacter spp., E. coli 또는 Enetrococcus spp와 같은 자체 연구 결과를 제시한다는 점을 강조해야합니다. 이 주제와 박테리아 간의 약물 내성 위험에 대한 데이터 제시는 약물 내성 예방 및 박테리아 제어의 항균 방법에 대한 대안 개발을 구현하는 연구를 시작하는 데 기여할 것입니다.

농업에서의 항생제 사용은 약물 내성 두려움에도 불구하고 급증할 것입니다.

https://simagebank.com/wp/73/

Antibiotic use in farming set to soar despite drug-resistance fears

https://www.nature.com/articles/d41586-023-00284-x

분석에 따르면 항생제 내성의 주요 원인인 동물 사육에서의 항생제 사용은 사용을 줄이기 위한 지속적인 노력에도 불구하고 2020년에서 2030년 사이에 8% 증가할 것으로 예상합니다.

농업에서 항생제의 남용은 항생제로 치료할 수 없는 박테리아 감염의 인간 증가의 주요 동인으로 생각됩니다. 항생제는 가축의 감염을 치료하는 데 필요할 수 있지만, 종종 동물의 성장을 가속하고 붐비고 비위생적인 환경에서 동물의 질병을 예방하는 데 사용됩니다.

많은 정부가 항생제 사용을 줄이기 위한 규칙을 만들거나 시행하기 위해 고군분투하고 있습니다. 예를 들어, 미국과 유럽의 많은 부분을 포함한 많은 국가에서 성장을 촉진하는 항생제의 사용을 금지하지만, 제조업체는 질병을 예방하기 위해 약물을 마케팅하고 있다고 말할 수 있습니다.

파지 요법: 생물학적 메커니즘에서 미래 방향으로

https://simagebank.com/wp/126/

Phage therapy: From biological mechanisms to future directions

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01461-1

항생제 내성 비율이 증가함에 따라 100년 전에 발견된 박테리아의 자연 포식자인 박테리오파지 (파지) 연구가 활성화되었습니다. 파지를 치료적으로 사용하기 위해서는, 이들은 (1) 바람직하게는 용균이고, (2) 박테리아 숙주를 효율적으로 죽이고, (3) 부작용을 배제하도록 완전히 특성화되어야 한다. 치료 파지를 개발하려면 여러 이해 관계자의 공동 노력이 필요합니다. 본원에서, 우리는 파지 요법의 최신 기술을 검토하여, 생물학적 메커니즘, 임상 적용, 나머지 과제, 및 자연 발생 및 유전자 변형 또는 합성 파지를 포함하는 미래 방향을 다룹니다.

2022년에 항생제 내성(AMR)의 글로벌 건강 영향에 대한 첫 번째 종합 평가에서는 2019년에 4.95백만 명이 AMR과 관련이 있으며 1.2백만 명이 직접 기인하는 것으로 추정되었습니다. 이러한 사망 대부분은 저소득 및 중간 소득 국가에서 발생했으며 4분의 3은 이전에 세계 보건기구 (WHO)에서 우선 병원체로 확인된 6종의 박테리아에 의해 발생했습니다. 이 보고서는 이환율, 사망률 및 장애에 대한 AMR의 규모가 적어도 인간 면역 결핍 바이러스 및 말라리아의 규모만큼 크다는 것을 확인했지만 AMR의 발병률은 COVID-19 대유행 기간 크게 악화하였습니다.

숙주 관련 미생물군집의 멀티스케일 진화 역학

https://simagebank.com/wp/112/

Multiscale Evolutionary Dynamics of Host-Associated Microbiomes

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30159-4

미생물총의 복합 구성원은 다양한 선택적 압력에 직면하며 숙주에서 지속하도록 적응해야 합니다. 우리는 생물학적 및 비생물적 섭동에 대한 탄력성을 가능하게 하는 숙주 관련 미생물 총의 중첩된 규모에 걸쳐 유전 정보의 진화와 전달을 특성화하는 최근 연구를 강조합니다. 균주 수준에서 우리는 자손 계통에서 적응 정보의 보존 및 다양화를 고려합니다. 지역 사회 수준에서 우리는 생태계에서 별개의 미생물 간의 유전 적 교환을 고려합니다. 마지막으로, 우리는 미생물 군집을 외부 미생물의 침입을 통해 외부 생태계에서 새로운 정보를 습득할 수 있는 개방형 시스템으로 구성합니다.

강력한 경구 항결핵제로서의 천연 제품 유래 세쿼나마이신의 발견

https://simagebank.com/wp/105/

Discovery of natural-product-derived sequanamycins as potent oral anti-tuberculosis agents

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00102-2

하이라이트

구조 기반 의약 화학은 최적화된 세쿼나마이신 유래 선도 분자인 SEQ-9로 이어집니다.

세쿼나마이신은 고유한 Mtb 마크로라이드 내성을 극복할 수 있는 마크로라이드 항생제입니다.

SEQ-9는 Mtb 리보솜의 메틸화 (내성) 형태에 대한 결합 모드를 조정할 수 있습니다.

SEQ-9는 시험관 내에서 Mtb를 죽이고 결핵 마우스 모델에서 효과적입니다.

요약

약물 내성 결핵의 출현으로 새로운 항결핵제가 절실히 필요하게 되었습니다. 여기에서 우리는 결핵균(Mtb)에 대한 뛰어난 체외 및 생체 내 활성을 가진 세쿼나마이신이라고 하는 일련의 마크로라이드의 발견을 보고합니다. 세쿼나마이신은 에리스로마이신 및 클라리스로마이신과 같은 고전적인 마크로라이드와 유사한 방식으로 리보솜과 상호 작용하는 박테리아 리보솜 억제제이지만 Mtb의 고유한 마크로라이드 내성을 극복할 수 있는 결합 특성이 있습니다. 결합한 억제제를 갖는 리보솜의 구조는 고급 선도 화합물 SEQ-9를 생산하기 위해 세쿼나마이신을 최적화하는 데 사용되었습니다. SEQ-9는 단일 제제로서 급성 및 만성 결핵의 마우스 모델에서 효과적이었으며, 다른 결핵 약물과 함께 쥐 결핵 감염 모델에서 살균 활성을 입증했습니다. 이러한 결과는 약물 감수성 및 약물 내성 결핵에 대한 새로운 요법에 사용될 가능성과 함께 결핵 임상 후보로서 이 시리즈에 대한 추가 조사를 뒷받침합니다.

An overview of the antimicrobial resistance mechanisms of bacteria

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6604941/

항균제에 대한 내성은 전 세계적으로 이환율과 사망률의 주요 원인이 되었습니다. 1900년대에 항생제가 처음 소개되었을 때 우리는 미생물과의 전쟁에서 승리했다고 생각했습니다. 그러나 미생물이 사용된 모든 약물에 대한 내성을 발달시킬 수 있다는 사실이 곧 발견되었습니다. 분명히 대부분의 병원성 미생물은 적어도 일부 항균제에 대한 내성을 발달시키는 능력을 가지고 있습니다. 저항의 주요 기전은 약물의 흡수 제한, 약물 표적의 변형, 약물의 불활성화 및 약물의 활성 유출입니다. 이러한 기전은 미생물 고유의 것일 수도 있고 다른 미생물로부터 얻은 것일 수도 있습니다. 이러한 메커니즘에 대한 더 많은 이해는 감염성 질환에 대한 더 나은 치료 옵션으로 이어지기를 바랍니다.

Antimicrobial Resistance (AMR)

https://www.frontierspartnerships.org/articles/10.3389/bjbs.2023.11387/full

항균제 내성(AMR)은 현재 전 세계적으로 만성적인 공중 보건 문제로 부상하고 있으며 2050년까지 전 세계적으로 연간 1천만 명이 사망할 것으로 예상됩니다. 따라서 숙주 내에서 미생물의 생존을 허용합니다. 현재 위기에 기여하는 두드러진 원인은 항생제의 남용과 오용, 특히 항생제의 부적절한 사용으로 전 세계적으로 항생제 내성 부담을 증가시키는 것입니다. 따라서 항생제의 전 세계 소비 및 사용은 항상 면밀히 모니터링됩니다. 이 리뷰는 UN의 17가지 지속 가능한 개발 목표(SDGs), 하나의 건강 접근법,” 인간, 동물 및 공유 환경 사이의 명확한 연결을 인정함으로써 최상의 건강 결과를 달성하기 위한 다학제적 노력을 통합하는 시스템입니다. 일반 청중의 대중 인식 및 건강 이해력의 중요성은 글로벌 및 지역 실행 계획의 일환으로 더욱 강조되어야 합니다. 항균제 내성은 계속해서 21세기의 주요 글로벌 공중 보건 딜레마입니다. 이미 이 주제는 G7 국가들로부터 상당한 정치적 의견을 받고 있으며 수많은 정치 회의의 의제에 계속 포함되고 있습니다. AMR을 적절하게 다루지 못한 결과는 심오하며, 출산, 수술 및 사지 개방 골절과 관련된 일상적인 감염이 잠재적으로 생명을 위협할 수 있는 항생제 이전 시대로의 회귀로 추정됩니다. AMR 자체는 사회 인류학, 시민 불안/전쟁, 디아스포라, 민족 이주, 정치 체제, 의료, 경제, 인구 및 개인 수준의 사회적 행동, 건강 지식, 지구 기후 사건, 글로벌 여행 및 제약 혁신을 포함한 요인의 축소판을 나타냅니다. 따라서 AMR을 적절하게 다루고 추가 AMR 출현을 막는 데 도움이 되는 솔루션을 찾는 것은 복잡합니다. 성공을 위해서는 현재와 미래에 인간과 동물의 건강을 유지할 수 있는 효과적인 항균제를 세계가 계속해서 충분히 보유할 수 있도록 개인, 지역 사회 및 국가 모두가 함께 노력해야 합니다. 인구 및 개인 수준의 사회적 행동, 건강 문해력, 지리학적 사건, 전 세계 여행 및 제약 혁신 및 투자

추천도서

항생제의 길잡이 | 4 판 | , 대한감염학회 저자(글) · 일러스트부 그림/만화, 군자출판사 · 2016년 04월 27

감염의 전장에서, 토머스 헤이거 저자(글) · 노승영 번역, 동아시아 · 2020년 05월 22일

슈퍼버그, 맷 매카시 저자(글) · 김미정 번역, 흐름출판 · 2020년 02월 24일

내성 전쟁, 무하마드 H. 자만 저자(글) · 박유진 번역, 7분의언덕 · 2021년 08월 20일

세상을 바꾼 전염병, 예병일 저자(글), 다른 · 2015년 06월 22일

세상을 바꾼 전염병의 역사, 클라라 프론탈리 저자(글) · 임희연 번역, 봄나무 · 2015년 06월 10일

항생제 내성 진화-과학 심화 탐구
https://simagebank.com/wp/599/
건강, 공학, 과학, 생명공학, 생물, 약학, 융합과학, 의학

강력한 조직 표면 접착 및 활성 주사 약물 전달을 위한 파란 고리 문어에서 영감을 받은 마이크로니들 패치

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초록
조직내 국소 약물은 ​​피부, 점막 또는 내장 질환의 치료에 중요합니다. 그러나 체액의 접착을 보장하면서 적절하고 제어 가능한 약물 전달을 제공하기 위한 관통 표면 장벽은 여전히 ​​어려운 과제입니다. 여기에서 파란 고리 문어의 약탈적인 행동은 국소 약물을 개선하기 위한 전략에 영감을 주었습니다. 효과적인 조직 내 약물 전달을 위해 푸른 고리 문어의 치아와 독액 분비물에서 영감을 받아 능동형 주사 미세바늘을 준비하였다. 온도에 민감한 소수성 및 수축 변화에 따른 온디맨드 방출 기능을 통해 이러한 미세 바늘은 초기 단계에서 적절한 약물 전달을 제공한 다음 장기 방출 단계를 달성할 수 있습니다. 그 동안에, 바이오닉 흡입 컵은 젖었을 때 미세 바늘이 제자리에 단단히 고정되도록(>10 킬로파스칼) 개발되었습니다. 습식 결합 능력과 다중 전달 방식으로 이 마이크로니들 패치는 궤양의 치유 속도를 가속화하거나 종양의 조기 진행을 멈추는 등 만족스러운 효능을 달성했습니다.

소개
조직내 국소 약물은 ​​신속한 작용, 높은 약물 생체이용률 및 최소 침습성의 장점을 가지고 있으며, 종양 성장 억제, 장기 질환 감소 또는 외상 치유 가속화에 빠르고 효과적인 치료를 제공합니다( 1 – 3 ) . 그러나 이 약물 전달 방법의 철저한 개발을 위해서는 해결해야 할 많은 문제가 남아 있습니다. 예를 들어, 구강 또는 복강에 적용할 때 체액 또는 삼출물에 의해 젖은 연조직 표면에 대한 약물 전달체는 건조하고 단단한 표면에 있는 약물 전달체에 비해 접착이 어려워 약물 손실 가능성이 증가합니다( 4 ) . 한편, 약물을 점액으로 전달하거나 삼출물이 표적 부위에 진입하는 데 장애가 되는 것에도 어려움이 있습니다( 2 , 5). 또한 항염증, 항협심증, 항종양 등 많은 상황에서 약물을 투여할 때 약물 방출의 농도 조절이 필요하므로 빠른 발병 및 장기간 유지 요법을 달성할 수 있다( 6 – 8 ) . 이제 일부 전달 플랫폼이 천공 능력( 1 , 5 , 9 ) 또는 다른 표면 투여 습식 접착 플랫폼이 조직 표면에 결합할 수 있는 능력(1, 5, 9 )으로 조직으로 제어된 약물 방출을 달성하기 위해 개발되었지만 ( 2 , 10 ), 소수의 포뮬라가 조직내 국소 약물에 대한 모든 임상적 요구를 충족할 수 있는 우수한 특성을 나타낼 수 있습니다.
절묘한 외모와 치명적인 독성으로 유명한 푸른 고리 문어는 습한 환경에서 먹이를 단단히 잡고 입으로 가져가 먹이의 껍질을 깨물고 독을 뿜어 죽입니다( 11 ) . 여기에서 파란색 고리 문어의 포식 행동에서 영감을 받아 약물 전달 능력을 제어할 수 있는 습식 결합 마이크로니들 패치인 실크 피브로인-플루로닉 F127(Silk-Fp)-폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(PNIPAm)가 개발 되었습니다 . 조직 표면 접착 및 효과적인 국소 약물을 달성합니다( 그림 1A ). 구체적으로, 플루로닉 F127(F127) 기반 하이드로겔 흡입 컵은 습식 접착 기능을 제공하기 위해 Silk-Fp로 제조됩니다( 그림 1B).). 흡입 컵의 내벽은 탄닌산(TA)으로 변형되어 생체 적합성 화학 결합을 제공합니다( 12 ). 또한, 유연한 컵형 구조는 기압차( 13 , 14) 로 인해 물리적 접착을 달성할 수 있을 뿐만 아니라) 액체 환경으로부터 내부 화학 결합 계면을 보호할 수도 있습니다. 따라서 Silk-Fp 패치는 물리적/화학적 접합 능력에 따라 젖은 조직에 저항하고 며칠 동안 안정적으로 유지될 수 있습니다. 게다가, Silk-Fp 패치에 실크 피브로인(SF)과 PNIPAm을 포함하는 제어 가능한 약물 방출 하이드로겔 마이크로니들(MN)은 효과적인 조직 내 약물 전달을 달성하도록 설계되었습니다. ( 15 , 16), 이러한 복합 하이드로겔 마이크로니들(Silk-Fp MNs)은 구강 궤양 또는 초기 표재성 종양을 치료하기 위해 적용됩니다. Silk-Fp MN은 조직 표면의 점액층 또는 부드러운 장벽을 관통할 수 있으며, 그런 다음 두 가지 투여 모드인 급속 발병 및 장기 유지 치료를 차례로 활성화할 수 있습니다(그림 1C ). 간단히 말해서, Silk-Fp MN은 높은 종횡비 구조와 신뢰할 수 있는 강도로 인해 생체 내에서 궤양이나 종양에 구멍을 뚫는 것으로 관찰됩니다( 17 , 18 ). 표적 조직에 들어간 후 수축하는 Silk-Fp MN 은 상전이 온도 이상 으로 가열될 때 PNIPAm이 친수성 상태에서 소수성 상태로 변환되기 때문에 약물 용액의 일부를 주입할 수 있습니다 .). 따라서 Silk-Fp MN은 치료 초기 단계에서 충분한 약물 농도(<2시간)를 제공할 수 있습니다. 그런 다음 다음 2일 동안 Silk-Fp MN은 하이드로겔 상태로 치료 효과를 유지하기 위해 나머지 약물을 점진적으로 전달할 것입니다( 그림 1C ). 따라서 생체 공학적 Silk-Fp 패치는 안정적인 습식 접착력과 제어 가능한 조직 내 약물 전달 기능을 가지고 있어 DEX 방출을 통해 구강 궤양의 치유 속도를 높이거나 5-FU를 탑재했을 때 종양 성장을 거의 완전히 정체시킬 수 있는 능력을 가지고 있습니다.

 그림 1 . 푸른 고리 문어에서 영감을 받은 약물 전달 패치.
( A ) 히드로겔 마이크로니들(MN) 흡인컵 약물 전달 플랫폼은 파란 고리 문어의 포식 과정을 모방하여 개발되었습니다. 이 재료는 젖은 조직 표면 접착 및 자체 제어 다단계 약물 방출을 달성합니다. ( B ) 하이드로겔 흡인 컵의 조직 접착은 부압 고정 및 페놀 수산기 그룹과 조직 단백질 사이의 공유/수소 결합에서 비롯됩니다. ( C ) 패치의 약물 적재 MN은 실크 피브로인, F127 및 PNIPAm 복합 하이드로겔로 구성됩니다. 이 MN은 조직에 침투한 후 체온을 감지하고 2시간 이내에 신속한 약물 전달을 제공한 다음 지속적인 약물 방출을 실행하여 수일 내에 치료 효과를 유지함으로써 주입 동작을 지능적으로 활성화할 수 있습니다.

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh2213

Blue-ringed octopus-inspired microneedle patch for robust tissue surface adhesion and active injection drug delivery

SCIENCE ADVANCES
21 Jun 2023
Vol 9, Issue 25
DOI: 10.1126/sciadv.adh2213

건강, 과학, 당뇨병, 대사질환, 보건의료정책, 생명공학, 생물, 식품과학, 운동, 융합과학, 화학

5 마리의 동물을 대상으로 한 노화 연구 쇠퇴를 되돌리는 방법을 제안

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중요한 세포 경로에서 과속 방지턱을 부드럽게 하는 것은 노화와 관련이 있는 것 같습니다.

NEWS, 12 April 2023

Ageing studies in five animals suggest how to reverse decline

Smoothing the speed bumps in an important cellular pathway seems to be implicated in ageing.

https://www.nature.com/articles/d41586-023-01040-x

RNA polymerase (blue) unwinds DNA (violet), using it as a template to produce a strand of messenger RNA (red). In aged cells, this process accelerates.Credit: selvanegra/Getty

4월 12일 네이처 (Nature)에 발표된 연구에 따르면 노화는 인간, 초파리, 쥐, 생쥐, 벌레 등 5가지 매우 다른 생명체에서 같은 방식으로 세포 과정에 영향을 미치는 것으로 보입니다. 이 연구 결과는 노화를 유발하는 원인을 설명하고 이를 되돌리는 방법에 대한 제안을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다.

호주 UNSW 시드니의 생화학자인 Lindsay Wu는 “이것은 우리가 어떻게 그리고 왜 노화하는지 이해하는 근본적이고 새로운 영역을 열어줍니다.”라고 말합니다.

동물이 나이를 먹으면 세포 내부의 다양한 분자 과정의 신뢰성이 떨어집니다. 유전자 돌연변이가 더 자주 발생하고 염색체 끝이 끊어져 짧아집니다. 많은 연구에서 노화가 유전자 발현에 미치는 영향을 조사했지만, 전사(유전 정보가 청사진 DNA 가닥에서 RNA 분자로 복사되는 과정)에 미치는 영향을 조사한 연구는 거의 없었습니다.

 

부주의한 복사

이를 알아보기 위해 Beyer와 그의 동료들은 서로 다른 성인 나이에서 선충류, 초파리, 생쥐, 쥐, 인간 등 5가지 유기체의 게놈 차원의 전사 변화를 분석했습니다. 연구자들은 노화가 전사를 유도하는 효소인 RNA 중합 효소 II(Pol II)가 RNA 사본을 만들 때 DNA 가닥을 따라 움직이는 속도를 어떻게 변화시켰는지 측정했습니다. 그들은 평균적으로 Pol II가 나이가 들면서 더 빨라지지만 다섯 그룹 모두에서 덜 정확하고 오류가 발생하기 쉽다는 것을 발견했습니다. “우리는 판독과 참조 게놈 사이에 더 많은 불일치를 보았습니다.”라고 Beyer는 말합니다.

이전 연구에서는 식단을 제한하고 인슐린 신호를 억제하면 많은 동물에서 노화를 지연시키고 수명을 연장할 수 있다는 사실이 밝혀졌기 때문에 연구자들은 이러한 조치가 Pol II의 속도에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다. 인슐린 신호 유전자에 돌연변이를 일으키는 벌레, 생쥐, 초파리에서 Pol II는 더 느린 속도로 움직였습니다. 효소는 또한 저열량 식이요법을 한 쥐에서 더 느리게 이동했습니다.

그러나 궁극적인 질문은 Pol II 속도의 변화가 수명에 영향을 미치는지 여부였습니다. Beyer와 그의 팀은 Pol II를 늦추는 돌연변이를 지닌 초파리와 벌레의 생존을 추적했습니다. 이 동물들은 돌연변이가 없는 동물들보다 10%에서 20% 더 오래 살았습니다. 연구자들이 벌레의 돌연변이를 되돌리기 위해 유전자 편집을 사용했을 때 동물의 수명이 단축되었습니다. Beyer는 “그것은 정말 인과 관계를 확립했습니다.”라고 말합니다.

 

속도를 높이다

연구원들은 Pol II의 가속이 DNA가 세포 내부에 채워지는 방식의 구조적 변화로 설명될 수 있는지 궁금해했습니다. 그들이 차지하는 공간을 최소화하기 위해 유전 정보의 방대한 실은 뉴클레오솜이라는 묶음으로 히스톤이라는 단백질 주위에 단단히 감겨 있습니다. 연구원들은 인간 폐 세포와 제대 정맥 세포를 분석하여 노화된 세포에는 더 적은 뉴클레오솜이 포함되어 있어 Pol II가 더 빨리 이동할 수 있는 경로를 원활하게 한다는 것을 발견했습니다. 팀이 세포에서 히스톤의 발현을 증가시켰을 때 Pol II는 더 느린 속도로 움직였습니다. 초파리에서 히스톤 수치가 높아지면 수명이 늘어나는 것 같았습니다.

영국 글래스고 대학교에서 포유류의 노화를 연구하는 콜린 셀먼(Colin Selman)은 이 연구는 먼 관련 종에 걸쳐 노화 메커니즘이 어떻게 일관성이 있는지를 보여주는 “정말 흥미로운 작업”이라고 말했습니다. 또한, Pol II가 노화 과정을 늦추는 약물의 표적이 될 방법을 탐색할 수 있는 문을 열어줍니다. Pol II의 전사 과정에 대한 변화는 다양한 유형의 암을 포함한 많은 질병에 연루되어 있으며 Pol II와 이를 촉진하는 분자를 표적으로 하는 다양한 약물이 개발되었습니다. “노화에 미치는 영향을 조사하기 위해 이러한 약물 중 일부를 효과적으로 용도 변경할 기회가 있을 수 있습니다.”라고 Selman은 말합니다.

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01040-x

References

Debès, C. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-023-05922-y (2023).

Ageing-associated changes in transcriptional elongation influence longevity

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05922-y

건강, 과학, 생물, 의학

농업에서의 항생제 사용은 약물 내성 두려움에도 불구하고 급증할 것입니다.

댓글 한 개

분석에 따르면 농업에서의 항생제 사용은 보고된 것보다 훨씬 높습니다.

NEWS

06 February 2023

Antibiotic use in farming set to soar despite drug-resistance fears

Analysis finds antimicrobial drug use in agriculture is much higher than reported.

https://www.nature.com/articles/d41586-023-00284-x

의 간단 번역입니다.

 

Sara Reardon

 

분석에 따르면 항생제 내성의 주요 원인인 동물 사육에서의 항생제 사용은 사용을 줄이기 위한 지속적인 노력에도 불구하고 2020년에서 2030년 사이에 8% 증가할 것으로 예상합니다.

 

농업에서 항생제의 남용은 항생제로 치료할 수 없는 박테리아 감염의 인간 증가의 주요 동인으로 생각됩니다. 항생제는 가축의 감염을 치료하는 데 필요할 수 있지만, 종종 동물의 성장을 가속하고 붐비고 비위생적인 환경에서 동물의 질병을 예방하는 데 사용됩니다.

 

많은 정부가 항생제 사용을 줄이기 위한 규칙을 만들거나 시행하기 위해 고군분투하고 있습니다. 예를 들어, 미국과 유럽의 많은 부분을 포함한 많은 국가에서 성장을 촉진하는 항생제의 사용을 금지하지만, 제조업체는 질병을 예방하기 위해 약물을 마케팅하고 있다고 말할 수 있습니다.

 

연구자들은 또한 대부분이 농업 항생제 사용 데이터를 공개적으로 공개하지 않기 때문에 특정 국가에서 사용되는 항생제의 양을 계산하는 데 어려움을 겪고 있다고 취리히에 있는 스위스 연방 공과 대학 (ETH Zurich)의 공간 역학자인 Thomas Van Boeckel은 말합니다. 대신, 많은 사람이 세계 동물 보건기구 (WOAH)에 데이터를 공개합니다. 이 단체는 국가의 항생제 데이터를 대륙으로 그룹화하며, 연구자들이 볼 수 있는 전부입니다. 그리고 약 40%의 국가가 항생제 사용을 WOAD에 보고하지 않습니다. “세계에서 항생제 사용에 관한 대부분 데이터는 사용할 수 없습니다.”라고 van Boeckel은 말합니다.

 

국가 추정치

229개국에서 항생제 사용량을 추정하기 위해 Van Boeckel은 ETH Zurich의 역학자인 Ranya Mulchandani 및 다른 동료들과 협력하여 개별 정부, 농장 조사 및 항생제의 수의학 사용을 보고한 과학 기사에서 자료를 수집했습니다. 그들은 전 세계 농장 동물 개체군에 대한 데이터와 해당 데이터를 공개적으로 보고한 42개국의 항생제 판매에 대한 데이터와 이를 상호 참조했습니다. 거기에서 그들은 나머지 187개국의 추세를 추정했습니다.

 

국가별 항생제 소비. 차트에 따르면 중국은 국가별로 10년 상위 2020개 항균 소비를 주도하고 있습니다.

Source: R. Mulchandani et al. PLOS Glob. Public Health 3, e0001305 (2023)

연구팀은 아프리카에서의 항생제 사용이 WOAH가 보고하는 것의 두 배이며 아시아에서의 사용은 보고된 것보다 50% 높다고 계산했다. 저자들은 이 지역의 많은 국가가 WOAH 설문 조사에 응답하지 않는다는 사실에 기인합니다. 저자들은 계산에서 이를 고려하여 2030년까지 세계가 연간 약 107,500톤의 항생제를 가축에 사용할 것으로 추정하며, 이는 2020년의 100,000톤 미만과 비교됩니다. 항생제 사용은 아시아, 특히 중국에서 가장 높으며(‘국가별 항생제 소비’ 참조) 이러한 추세는 2030년까지 계속될 것으로 예상합니다. 연구원들은 또한 항생제 사용이 육류 제품에 대한 수요 증가로 인해 2020년에서 20230년 사이에 25% 증가하여 아프리카에서 가장 빠르게 증가할 것으로 추정합니다.

 

그러나 Mulchandani는 42개 데이터 공유 국가 대부분이 고소득 국가였으며, 이는 그들이 사용하는 항생제의 유형과 목적이 모든 국가를 대표하지 않을 수도 있음을 의미합니다.

 

지난 39월 오만 무스카트에서 열린 항생제 내성에 관한 장관급 회의에서 주요 농업 생산국인 러시아와 인도를 포함한 30개국은 203년까지 농업용 항균제 사용을 30~50% 줄이겠다고 약속했습니다. 아이오와 시티에 본사를 둔 비영리 단체 Keep Antibiotics Working의 프로그램 책임자인 Steven Roach는 그 목표가 달성되지 않더라도 국가들이 항생제 사용에 대한 기준 데이터를 공개하기 시작할 가능성이 더 크다는 것을 의미합니다. “글로벌 의지가 있다면 실질적인 감소 가능성이 있음을 시사합니다.”라고 그는 말합니다. 한편, 그는 최신 연구에서 사용된 방법의 유형이 항생제 사용에 대한 세계적인 그림을 얻을 수 있는 유일한 방법이라고 덧붙였다.

 

Van Boeckel은 앞으로 그의 팀이 더 많은 국가에서 스웨덴이 취한 것과 유사한 엄격한 항생제 배포 접근법을 채택하면 어떻게 될지와 같은 시나리오를 모델링 할 것이라고 말합니다. 그는 사용 데이터를 보다 공개적으로 이용할 수 있게 하면 항생제를 책임감 있게 사용하지 않는 국가와 농업 생산자에 대한 책임을 높일 수 있다고 덧붙였다.

Nature 614, 397 (2023)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00284-x

 

References

Mulchandani, R., Wang, Y., Gilbert, M. & Van Boeckel, T. P. PLOS Glob. Public Health 3, e0001305 (2023).

감염병, 건강, 과학, 생물, 융합과학, 의학, 화학

에볼라 바이러스에 대한 최초의 FDA 승인 치료법의 구조와 기능 발견

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Structure and function of the first FDA-approved treatment for Ebola virus discovered

https://www.news-medical.net/news/20230130/Structure-and-function-of-the-first-FDA-approved-treatment-for-Ebola-virus-discovered.aspx

의 간단 번역입니다.

Reviewed by Emily Henderson, B.Sc.Jan 30 2023

라호야 면역학 연구소(LJI)의 과학자들은 자이르 에볼라바이러스(에볼라 바이러스)에 대한 최초의 FDA 승인 치료법의 구조와 기능을 밝혀냈습니다.

리제네론이 개발한 인마제브(REGN-EB3)는 에볼라 바이러스 당단백질을 표적으로 삼도록 설계된 3개의 항체 칵테일이다. 이 약물은 2020년 10월에 임상 사용을 위해 처음 승인되었지만 정확한 작용 메커니즘은 불분명합니다.

Cell Host & Microbe 최신호의 커버 스토리에서 LJI 연구원들은 에볼라 바이러스 당단백질(에볼라 바이러스 감염을 일으키는 바이러스 단백질)에 결합하는 세 가지 항체의 고해상도 3D 구조를 제시합니다. 이 모델은 약물과 바이러스에 대한 새로운 정보와 이들의 상호 작용이 감염과 싸우고 미래의 바이러스 돌연변이로부터 보호하는 방법을 보여줍니다.

새로운 연구는 또한 Inmazeb이 추가 종류의 에볼라 바이러스를 치료할 가능성을 보여줍니다.

새로운 연구는 Inmazeb (REGN-EB3)에 사용 된 3개의 항체(하늘색, 진한 파란색 및 노란색)가 감염과 싸우기 위해 에볼라 바이러스 당 단백질 (회색)의 다른 영역에 결합하는 방법을 보여줍니다.

항체 칵테일의 작동 원리

3.1 옹스트롬에서 3D 구조는 비대칭 재구성을 사용하여 조립된 에볼라 바이러스 표면 단백질의 최고 해상도 이미지입니다. 연구원들은 극저온 전자 현미경(cryo-EM)이라는 이미징 기술을 통해 이 상세한 보기를 달성했습니다.

“그것은 단백질의 머그샷을 얻는 것과 같습니다.”라고 LJI에서 박사후 연구원으로 프로젝트를 주도했으며 현재 Cryo-EM의 Pacific Northwest Center에서 근무하는 제1 저자인 Vamseedhar Rayaprolu 박사는 말했습니다. “우리는 모든 각도에서 얼어붙은 복합 단지의 사진을 찍은 다음 함께 연결하여 3D 모델을 얻습니다.”

이 이미지 덕분에 LJI 팀은 즉시 약물뿐만 아니라 에볼라 바이러스 자체에 대해서도 발견했습니다. 에볼라 당 단백질의 전반적인 구조는 얼마 동안 알려져 왔지만, 한 영역은 아직 효과적으로 모델링되지 않았습니다 – 단백질의 글리 칸 캡에있는 β17-β18 루프.

Rayaprolu는 “이 작품은 일반적으로 너무 플로피되어 이미징할 수 없지만 항체가 바이러스에 결합되었을 때 루프를 제자리에 고정시켰고 마침내 그 위치와 구조를 캡처할 수 있었습니다”라고 말했습니다.

그런 다음 연구팀은 약물의 세 가지 항체가 겹치지 않는 뚜렷한 위치에서 당 단백질에 결합하여 중복을 최소화하여 효과를 극대화한다는 것을 확인했습니다.

아톨티비맙(REGN3470)은 β17-β18 루프에 결합하는 특이적 항체입니다. 결합하면 이 항체는 면역 체계를 유인하는 신호 역할을 하여 감염된 세포가 이펙터 기능을 통해 죽임을 표시하도록 표시할 수 있습니다.

오데시비맙(REGN3471)이라고 하는 두 번째 항체는 당단백질의 수용체 결합 부위의 아미노산에 결합하여 바이러스가 인간 세포에 부착되는 것을 방지합니다.

마프티비맙(REGN3479)이라고 하는 세 번째 항체는 바이러스가 세포 속으로 들어가는 데 필요한 당단백질의 내부 융합 루프에 결합하고 뒤틀립니다. 연구원들은 또한 maftivimab이 다른 유형의 에볼라 바이러스에 대한 향후 치료법에서 가치가 있을 수 있다는 증거를 발견했습니다.

하나 이상의 바이러스 퇴치

“SARS-CoV-2와 마찬가지로 에볼라 바이러스는 시간이 지남에 따라 변했고 원래 바이러스와 달라졌습니다.”라고 Boston University Chobanian & Avedisian School of Medicine의 National Emerging Infectious Disease Laboratories (NEIDL) 교수 인 Robert Davey 박사는 말합니다. Davey가 지적했듯이 에볼라 바이러스는 더 큰 필로 바이러스 계열의 유일한 위험한 구성원이 아닙니다. 이 제품군에는 수단 에볼라바이러스(2022년 수단 에볼라바이러스 발병으로 우간다에서 최소 55명 사망) 및 더 먼 관련 마르부르크 바이러스와 같은 밀접하게 관련된 에볼라바이러스 종이 포함됩니다.

Davey의 실험실과 Regeneron의 연구 공동 연구자들이 이끄는 일련의 탈출 연구를 통해 팀은 Inmazeb이 수단 에볼라 바이러스를 포함한 필로 바이러스의 에볼라 바이러스 속의 여러 바이러스로부터 잠재적으로 보호 할 수 있음을 발견했습니다.

핵심은 마프티비맙 항체인 것으로 보인다. Maftivimab의 표적 인 바이러스 당 단백질의 내부 융합 루프는 이러한 에볼라 바이러스 전반에 걸쳐 보존됩니다. 이는 바이러스의 다른 부분이 시간이 지남에 따라 돌연변이를 일으켰음에도 불구하고 루프 구조가 크게 변경되지 않았음을 의미합니다.

“우리는 일반적으로 Inmazeb의 항체가 보다 밀접하게 관련된 바이러스에 효과적일 수 있음을 발견했습니다.”라고 Davey는 말합니다. “그러나 Marburg와 같이 더 멀리 떨어져 있는 종의 경우 새로운 항체 칵테일을 고안하기 위해 더 많은 연구가 필요합니다.”

Inmazeb은 또한 새로운 에볼라 바이러스 변종과 싸울 수 있습니까? 연구자들은 세 가지 항체가 모두 존재하는 상태에서 발견했습니다. 에볼라 바이러스는 약물의 영향을 부분적으로 피하기 위해 10 차례의 복제와 여러 돌연변이를 거쳐야 합니다. 대조적으로, 단일 항체만을 사용하면 단 하나 또는 두 개의 계대 내에서 돌연변이를 피할 수 있습니다.

이 발견은 Inmazeb이 변종에 대한 지속적인 면역을 제공 할 수 있음을 시사합니다. 새로운 발견은 또한 당 단백질을 보다 광범위하거나 효과적으로 표적으로 하는 새로운 항체 약물의 개발을 안내 할 수 있습니다.

“우리는 이제 서로 다른 항체의 착륙 부위의 미묘한 변화가 기능에 어떤 영향을 미치는지 이해합니다.”라고 Rayaprolu는 말합니다. “이것은 우리에게 다소 효과적인 면역 반응의 차이를 말해줍니다.”

“약물이 바이러스와 접촉하는 위치를 정확히 알면 새로운 바이러스 변종에 여전히 작용할 가능성이 있는지를 예측하는 데 도움이 됩니다.”라고 Saphire는 덧붙입니다. “이러한 방법과 연구 협력자들의 통찰력은 차세대 백신 개발에 필수적일 것입니다.“

Source:

La Jolla Institute for Immunology

Journal reference:

Rayaprolu, V., et al. (2023) Structure of the Inmazeb cocktail and resistance to Ebola virus escape. Cell Host & Microbe. doi.org/10.1016/j.chom.2023.01.002.