항생제의 과거과 현재 그리고 미래: 항생제 내성과 신약 개발의 도전과 전망

서론: 항생제의 역사적 중요성

1910년 살바르산(Salvarsan)의 개발을 시작으로, 항생제는 현대 의학을 혁명적으로 변화시켰습니다. 항생제의 발견과 개발은 인류 평균 수명을 23년이나 연장시키는 놀라운 성과를 이루었습니다. 감염 질환으로 수많은 생명이 위협받던 시대에서 현대 의학의 기반을 다지는 핵심 요소로 자리 잡았습니다.

1928년 알렉산더 플레밍(Alexander Fleming)의 페니실린 발견은 자연 물질에서 추출한 항생제 개발의 황금기를 열었습니다. 이 혁신적인 발견은 수많은 감염병으로부터 인류를 보호하는 강력한 무기가 되었고, 현대 의학의 근간을 형성했습니다.

항생제 개발의 황금기와 쇠퇴

항생제 개발의 황금기는 1950년대 중반에 절정에 이르렀습니다. 이 시기에는 다양한 천연물 기반 항생제가 발견되었고, 새로운 항생제 클래스가 지속적으로 개발되었습니다. 그러나 이후 신규 항생제 발견과 개발은 점차 감소하기 시작했습니다.

여러 요인들이 항생제 개발의 감소에 기여했습니다:

1. 쉽게 발견할 수 있는 항생제 후보 물질이 이미 개발됨
2. 신약 개발 비용의 증가
3. 항생제 사용 제한으로 인한 수익 감소
4. 제약 회사들의 투자 의욕 저하

이러한 감소세와 함께, 항생제 내성 병원체의 진화는 현재 우리가 직면한 항생제 내성 위기를 초래했습니다.

새로운 종류의 항생제가 임상에 도입된 10년을 보여주는 타임라인(Hutchings et al., 2019)

항생제 내성(AMR)의 위기와 도전

항생제 내성(Antimicrobial Resistance, AMR)은 현대 의학이 직면한 가장 심각한 위협 중 하나입니다. 거의 모든 알려진 항생제에 내성을 가진 세균 감염의 증가는 매우 우려스러운 상황입니다. 최근까지 정부들은 이 문제를 심각하게 다루지 않았으나, 최근 들어 AMR 문제를 해결하기 위한 논의가 활발히 진행되고 있습니다.

영국 정부는 경제학자인 짐 오닐(Jim O'Neill) 경을 전략적 검토를 주도하도록 임명하였습니다. 경제학자를 임명한 것은 항생제 개발의 경제적 측면의 복잡성을 강조합니다:

• 효과적인 항생제는 단기간만 사용됨
• 역사적으로 낮은 가격 책정
• 새로운 작용 메커니즘을 가진 항생제는 최후의 수단으로 제한될 가능성
• 이러한 요소들이 투자 의욕을 저하시킴

이러한 문제들을 해결하기 위해서는 약물 판매량과 수익을 분리하는 혁신적인 보상 모델이 필요합니다.

항생제 연구 개발의 새로운 희망

과학적 측면에서, 항생제 발견과 개발에 필요한 독특한 물리화학적 특성을 가진 새로운 화학 물질의 식별이 핵심 과제입니다. 천연물질(Natural Products)은 여전히 이 분야에서 가장 유망한 자원으로 간주됩니다.

가장 잘 연구된 항생제 생산자인 스트렙토마이세스(Streptomycetes)조차도 그 능력 측면에서 대부분 연구되지 않았습니다. 미개척 환경의 유기체 연구, 생태학적 고려사항, 그리고 게놈 시퀀싱을 통해 세균계에 걸쳐 수천 가지의 천연물질 항생제가 발견될 것으로 기대됩니다.

현재 항생제 개발 현황은 다음과 같습니다:

• 45개의 약물이 임상 시험 파이프라인에 있음
• 새로운 작용 메커니즘을 가진 몇 가지 새로운 클래스가 3상 임상 시험 중

CRISPR/Cas9 매개 게놈 편집과 같은 새로운 도구와 기술이 이러한 관찰을 활용할 수 있지만, 조용한 생합성 유전자 클러스터(BGCs)의 발현에 대한 보편적인 전략은 아직 없습니다. 최근의 발전은 뛰어난 생물학적 활성을 가진 많은 새로운 분자 구조의 발견으로 이어졌으며, 이 분야의 추가적인 발전이 발견 속도를 가속화할 것으로 예상됩니다.

경제적 모델의 변화 필요성

항생제 연구와 개발을 촉진하기 위해서는 현재의 경제적 모델에 중요한 변화가 필요합니다. 지금까지 발견된 대부분의 천연물질 항생제는 지구상에 존재하는 미생물의 작은 부분에서 비롯되었다는 사실은 희망적입니다.

적절한 글로벌 행동과 함께, 이는 백신, 항체-항생제 결합체, 프로바이오틱스, 파지 요법, 그리고 빠른 진단과 같은 다른 신흥 기술과 함께 AMR에 대항하기 위한 항생제 파이프라인의 갱신으로 이어질 것입니다.

항생제 올바른 복용법과 주의사항

항생제의 효과를 극대화하고 내성 발생을 최소화하기 위해서는 다음과 같은 지침을 따라야 합니다:

1. 의사의 처방과 지시에 따라 복용: 항생제는 반드시 의사의 처방에 따라 정확한 용량과 기간 동안 복용해야 합니다.
2. 처방된 전체 코스 완료: 증상이 나아졌다고 해서 항생제 복용을 중단하지 마세요. 전체 치료 코스를 완료하는 것이 중요합니다.
3. 정확한 시간 간격으로 복용: 일정한 간격으로 항생제를 복용하여 체내 항생제 농도를 유지하는 것이 중요합니다.
4. 자가 투약 금지: 이전에 처방받은 항생제를 보관했다가 다른 감염에 사용하거나, 다른 사람과 공유하지 마세요.
5. 알레르기 반응 주의: 항생제 복용 후 발진, 가려움, 호흡 곤란과 같은 알레르기 반응이 나타나면 즉시 의료 도움을 구하세요.
6. 장기간 사용 주의: 일부 항생제는 장기간 사용 시 간, 신장 기능에 영향을 줄 수 있으므로 의사의 모니터링이 필요합니다.
7. 설사 주의: 항생제는 때때로 장내 유익한 박테리아를 죽여 설사를 유발할 수 있습니다. 심한 설사가 지속되면 의사와 상담하세요.
8. 약물 상호작용 확인: 다른 약물과의 상호작용 가능성을 확인하기 위해 현재 복용 중인 모든 약물을 의사에게 알려주세요.

항생제 복용 시 피해야 할 음식과 약물

피해야 할 음식

1. 알코올: 메트로니다졸, 티니다졸과 같은 특정 항생제와 알코올을 함께 복용하면 심한 구토, 두통, 복통, 홍조와 같은 불쾌한 반응을 일으킬 수 있습니다.
2. 유제품: 테트라사이클린, 독시사이클린, 시프로플록사신과 같은 항생제는 유제품의 칼슘과 결합하여 항생제의 흡수를 감소시킬 수 있습니다. 항생제 복용 전후 2시간 동안은 유제품을 피하는 것이 좋습니다.
3. 철분 보충제: 테트라사이클린, 퀴놀론계 항생제는 철분과 결합하여 두 약물의 효과를 감소시킬 수 있습니다.
4. 고섬유질 식품: 일부 항생제는 고섬유질 식품에 의해 흡수가 저하될 수 있습니다. 약물 복용 시간과 고섬유질 식품 섭취 사이에 시간 간격을 두는 것이 좋습니다.
5. 자몽주스: 자몽과 자몽주스는 특정 항생제의 대사를 방해하여 부작용 위험을 증가시킬 수 있습니다.

상호작용 주의 약물

1. 경구 피임약: 일부 항생제는 경구 피임약의 효과를 감소시킬 수 있어 추가적인 피임 방법이 필요할 수 있습니다.
2. 혈액 희석제: 일부 항생제는 와파린과 같은 혈액 희석제의 효과를 증가시켜 출혈 위험을 높일 수 있습니다.
3. 당뇨병 약물: 일부 항생제는 인슐린이나 경구 혈당강하제의 효과에 영향을 줄 수 있어 혈당 수치를 더 자주 확인해야 할 수 있습니다.
4. 면역 억제제: 특정 항생제는 면역 억제제의 효과를 변화시킬 수 있습니다.
5. 항경련제: 일부 항생제는 페니토인과 같은 항경련제의 효과를 감소시킬 수 있습니다.

결론: 항생제 미래를 위한 제언

항생제의 역사는 현대 의학의 가장 중요한 성공 사례 중 하나이지만, 항생제 내성의 증가는 심각한 위협이 되고 있습니다. 그러나 새로운 기술과 방법론의 발전으로 항생제 발견의 미래는 밝아 보입니다.

과학적 발전을 임상적으로 승인된 항생제로 전환하기 위해서는 재정적 모델의 변화가 필요합니다. 정부, 제약 산업, 학계, 그리고 의료 커뮤니티 간의 협력이 필수적입니다.

항생제 올바른 사용과 항생제 내성 확산 방지를 위한 대중 교육도 중요합니다. 개인으로서 항생제를 적절히 사용하고, 의사의 지시를 따르며, 불필요한 항생제 사용을 줄이는 것이 항생제 내성 문제 해결에 기여할 수 있습니다.

우리 모두가 항생제의 현명한 사용과 개발에 참여함으로써, 미래 세대도 이 귀중한 의학적 자원의 혜택을 계속 누릴 수 있을 것입니다.

참고문헌

Hutchings, M. I., Truman, A. W., & Wilkinson, B. (2019). Antibiotics: past, present and future. Current opinion in microbiology, 51, 72-80.