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Pseudomonas 연구 동향 #
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Biology

병리 #

Pseudomonas aeruginosa는 건강한 사람에게는 질병을 일으키지 않는다. 일반적으로 화상이나, HIV와 같이 면역 체계가 무너진 환자에게서 병리적 증상을 나타내는 원인이 되는데 일반적으로 P. aeruginosa의 표면에 있는 선모나 편모를 이용하여 조직에 부착하고 증식한 후 독성 물질을 이용하여 조직 손상을 일으키는 기작을 보여준다. P. aeruginosa가 만들어내는 외독소와 내독소는 항생제에 의해 원인균이 제거된 후에도 남아 숙주에 영향을 끼치기 때문에 숙주의 생명을 위협하는 요인이 된다.

Pseudomonas aeruginosa의 NGS 분석 접근 #

기존에는 P. aeruginosa의 genotype을 결정하기 위하여 VNTR, PFGE와 같은 분자생물학적인 방법들이 적용됐으나 이러한 방법들은 정밀도나 비용, 높은 난이도 등의 단점들을 가지고 있다. 최근 화두가 되는 NGS 기술은 빠르고 높은 정확성을 갖고 염기서열 하나의 차이까지 비교한 genotype 결정이 가능하게 되었다. NGS 기술을 이용하여 P. aeruginosa 유전체의 일부 영역의 비교가 아니라 전체 유전체 단위의 비교가 가능할 뿐만 아니라 항생제 내성 유전자의 변이까지 판별할 수 있게 되어, 최근에는 다양한 P. aeruginosa strain들의 nsSNP(non-synonymous single nucleotide polymerphism)을 찾고 이들과 항생제 내성 사이의 관련성을 밝히고자 하는 연구도 있었다.

우주공간에서 미생물 유전자 발현 및 병독성 연구 #

NASA와 애리조나 주립대학의 Biodesign Institute는 우주 환경에서 Pseudomonas aeruginosa , Salmonella typhimurium 및 Candida albicans 이 세 가지 미생물의 유전적 반응과 독성이 어떻게 변하는지 확인하기 위하여 Microbe Experiment이라는 프로젝트를 진행 중이다. 이 세 가지 미생물 중 특히 P. aeruginosa는 우주비행사의 건강에 대한 잠재적인 위협을 주는 요인으로 알려졌다. 아폴로 프로젝트가 진행 중일 때 이 미생물들은 우주선의 식수 공급 시스템을 오염시키며 우주 비행사들을 감염시킨 것으로 알려졌다. 무중력 환경에서 P. aeruginosa를 포함한 이 미생물들의 적응 기작과 병독성을 이해하여 우주 비행 환경에 대한 이해를 높이고 앞으로 우주 탐사 계획을 진행할 때 우주 비행사들의 생명과 안전을 지키는데 더 많은 정보를 얻게 될 것이다. 이 미생물들은 배양 체임버에 보관되어 다시 지구로 돌아오게 되면 3분의 1은 독성 연구에 이용되고 나머지는 -80℃에 냉동 보관될 예정이다. 아직 진행 중인 연구 프로젝트라서 아직 아무 결과가 공개되지 않았지만, NASA의 연구자들은 이 연구가 지구 상과 우주 비행 중인 미생물에 대한 백신 발견에 도움이 될 것이라고 한다.

낭성 섬유종의 녹농균 감염에 대한 PCR 및 혈청학 검사의 조합 진단 #

낭포성 섬유증 환자에서 P. aeruginosa 감염의 조기 진단을 위해 미생물 배양법이 주로 사용된다. 그러나 일반적으로 감염 초기에는 P. aeruginosa의 수가 낮기 때문에 P. aeruginosa가 잘 검출되지 않을 수 있다는 단점이 있다. 이럴 때 혈청학적인 방법이나 PCR을 이용한 방법이 P. aeruginosa의 초기 감염을 검출하는 데 도움이 될 수 있다는 시도가 연구되고 있다. 평균 연령 9.7세의 소아 87명에게서 객담과 혈청을 수집하여
1) P. aeruginosa의 algD GDP mannose dehydrogenase 유전자를 PCR 방법으로 증폭하고,
2) P. aeruginosa의 주요 항원인 exotoxin A, elastase, 그리고 alkaline protease를 대상으로 혈청학적 검사를 시행한 후
3) PCR과 혈청학적 검사 결과를 조합하여 검사를 진행했고,
그 결과 PCR과 혈청학적 검사를 개별적으로 실시한 경우 미생물 배양법과 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 하지만 PCR과 혈청학적 검사법을 조합한 검사 결과의 경우 각 검사를 개별적으로 실시했을 때보다 훨씬 많은 환자를 검진할 수 있음이 확인되었다. 따라서 혈청학적 검사와 PCR 검사를 포함한 병용 요법은 낭포성 섬유증 환자에게서 P. aeruginosa의 조기 진단에 사용될 수 있는 정확한 진단이 될 수 있을 것이다.

참고문헌 #

  1. NASA - Microbe Experiment

  2. Filho, L,, Tateno, A., Martins, K., Chernishev, A., Garcia, D., Haug,M., Meisner, C., Rodrigues, C., and Do, G. “The Combination of PCR and Serology Increases the Diagnosis of Pseudomonas aeruginosa Colonization/Infection in Cystic Fibrosis.” Pediatric Pulmonology. 2007. Volume 42. p. 938–944.

  3. Lee, D., Urbach, J., Wu, G., Liberati, N., Feinbaum, R., Miyata, S., Diggins, L., He, J., Saucier, M., Déziel, E., Friedman, L., Li, L., Grills, G., Montgomery, K., Kucherlapati, R., Rahme, L., and Ausubel, F. “Genomic analysis reveals that Pseudomonas aeruginosa virulence is Combinatorial.” Genome Biology. 2007. Volume 7.

  4. Herbert. "Siderophores of the Human Pathogenic Fluorescent Pseudomonads." Current Topics in Medicinal Chemistry 1.1 (2001): 1-6. Academic Search Premiere. Web. 27 Apr. 2010.

  5. Edited by students: Safi Khan and Michelle Chua of M Glogowski at Loyola University.

  6. Stanisich, V., and Richmond, M. Gene Transfer in the Genus Pseudomonas. Genetics and Biochemistry of Pseudomonas. 1975. p. 170-175.

  7. Delden, C. Virulence Fators in Pseudomonas aeruginosa. Pseudomonas. 2004. p. 1-7.

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