기후에너지환경부 산하 국립호남권생물자원관(관장 박진영)은 인공지능(AI) 기술로 찾아낸 신규 펩타이드가 기존 항생제에 내성을 가진 살모넬라를 막아, 염증성 장질환 치료에 효과가 있음을 최근 확인했다고 밝혔다.

매우 작은 단백질 조각인 펩타이드는 기존 항생제와는 구조적·기능적 특성이 다른 생체 유래 물질이다. 몸속에서 세포 간 신호 전달과 면역 조절, 조직 회복 등 다양한 생리적 기능을 수행한다.

이번 신규 펩타이드 연구는 △국립호남권생물자원관 섬야생생물소재 선진화연구단 송하연 책임연구원 연구팀, △전남대학교 약학과 조남기 교수팀, △인실리코젠 펩타이드 연구팀, △한국식품연구원 기능성플랫폼연구단 유귀재 박사 연구팀이 참여했다.

▲ 살모넬라에 감염된 마우스(파란색 선)는 시간이 지남에 따라 체중이 감소한 반면, 펩타이드를 투여한 처리군(초록색 선)과 항생제 처리군(보라색 선)에서는 체중이 유지된 것으로 나타남

신규 펩타이드 연구 결과는 섬야생생물소재 선진화연구단이 2023년부터 수행하고 있는 '다부처 국가생명연구자원 선진화사업(전문기관 한국환경산업기술원)’ 중 하나로 ‘섬 야생생물 유래 오믹스(유전정보) 빅데이터 및 펩타이드 소재 확보’를 통해 도출됐다.

연구진은 섬·연안 야생생물에서 확보한 대규모 유전정보를 기반으로, 인공지능 분석 기술을 활용해 항균 기능이 우수할 것으로 예측되는 펩타이드를 선별했다.

▲ 살모넬라에 감염된 마우스에서는 염증 반응으로 인해 비장이 비대해졌으나, 펩타이드를 투여한 마우스에서는 비장 비대가 관찰되지 않아 염증 반응이 완화된 것으로 확인됨

이후 인공지능 예측 결과를 토대로 단계적인 실험 검증을 수행했고, 기존 탐색 방식보다 신약 후보 물질을 보다 신속하고 정밀하게 찾아낸 것이다.

한편, 살모넬라에 의한 감염성 대장염은 사람과 가축 모두에서 흔히 발생하는 질병으로 최근 항생제에 내성을 가진 균주의 증가로 치료가 점점 어려워지고 있다. 특히 가축에서는 성장 지연, 사료 효율 저하, 폐사율 증가 등으로 축산 생산성 저하와 방역 비용 증가로 이어지고 있으며, 여러 항생제를 함께 사용하는 기존 치료 방법만으로는 한계가 있다.

▲ 펩타이드를 투여한 실험군(파란색 선)의 마우스 분변을 분석한 결과, 살모넬라 균 수가 유의미하게 감소한 것으로 나타났으며, 이는 해당 펩타이드가 살모넬라 증식을 억제하는 효과를 지닌다는 점을 보여줌

이번 연구 결과는 인공지능 기술로 찾아낸 펩타이드가 살모넬라 감염으로 인한 장 염증을 효과적으로 완화하는 것을 실험 결과로 확인했으며, 염증 유발 물질의 분비를 조절하고 장 점막을 보호하는 작용도 나타났다. 이로 인해 살모넬라 균에 의한 장질환 감소율은 기존 항생제인 키프로플록사신의 87.78%보다 높은 89.17%로 나타났다.

박진영 국립호남권생물자원관장은 “이번 연구는 항생제 내성균으로 인해 치료가 어려운 장질환에 대해 새로운 대안을 제시한 의미 있는 성과”라며, “인공지능을 활용한 섬·연안 야생생물 유래 펩타이드 발굴은 기존 신약 개발의 한계를 극복할 수 있는 중요한 접근법으로, 앞으로 적용 범위를 더욱 넓혀나가고 향후 실용화 가능성에 대비한 추가 연구를 지속할 계획”이라고 밝혔다.