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식품 업계에서의 박테리오파지 요법 Endersen et.al/Phage Therapy in the Food Industry/Annu.Rev. Food Sci. Technol./January 9, 2014 1. 분석자 서문 최신 기술들의 발전에도 불구하고 식품 업계는 여전이 미생물 오염이라는 큰 위협에 계속 직면하고 있다. 항생제의 과도한 이용이 이 문제를 더욱 악화시켜서 항생제 저항성 식품 매개 병원체가 확산되고 있다. 때문에 식품과 식품 가공 환경에서 미생물 오염을 통제하는 새로운 방법의 개발이 매우 중요하게 되었다. 이런 상황에서 박테리오파지와 그 유도체들은 다양한 식품과 식품 가공 환경에서 이들 오염의 예방, 처리, 박멸을 가능하게 하는 새롭고 실행 가능하며 안전한 대안으로 대두되고 있다. 이번 리뷰에서는 박테리오파지, 변형된 박테리오파지, 이들의 유도체들의 현재의 활용과 미래의 가능성에 대하여 다루려고 한다. 2. 목 차 1. 서론2. 식품 매개성 병원체3. 약물로서 박테리오파지4. 식품 업계에서 바이오요법제로서 박테리오파지와 이들의 유도체5. 안전성에 대한 우려6. 박테리오파지 제품의 현재 허가 현황 이 자료의 분석은 일양약품 중앙연구소의 배우철님께서 수고해 주셨습니다.
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- 1. KOSEN Expert Review http://www.kosen21.org/ Copyright ⓒ 2014 KOSEN All rights reserved. 페이지 1/9 식품 업계에서의 박테리오파지 요법 배우철 (일양약품 중앙연구소) 분석자 서문 최신 기술들의 발전에도 불구하고 식품 업계는 여전이 미생물 오염이라는 큰 위협에 계속 직 면하고 있다. 항생제의 과도한 이용이 이 문제를 더욱 악화시켜서 항생제 저항성 식품 매개 병원 체가 확산되고 있다. 때문에 식품과 식품 가공 환경에서 미생물 오염을 통제하는 새로운 방법의 개발이 매우 중요하게 되었다. 이런 상황에서 박테리오파지와 그 유도체들은 다양한 식품과 식품 가공 환경에서 이들 오염의 예방, 처리, 박멸을 가능하게 하는 새롭고 실행 가능하며 안전한 대안 으로 대두되고 있다. 이번 리뷰에서는 박테리오파지, 변형된 박테리오파지, 이들의 유도체들의 현 재의 활용과 미래의 가능성에 대하여 다루려고 한다. Keywords: bacteriophages, foodborne pathogens, spoilage, biotherapeutics, biosanitation, biosensors, 박테 리오파지, 식품 매개 병원체, 부패, 바이오요법제, 바이오위생, 바이오센서 1. 서론 식품은 일상생활에 반드시 필요한 요소이 지만 병원성 세균에 오염되는 경우에는 사람 에게 질병이나 이로 인한 사망을 유발시키는 경우가 많다. 미국 질병통제센터에 따르면 2011 년에 미국에서 4800 만 명에게 식중독이 발생하였으며, 이들 중에서 12 만 8000 명이 입원하고, 3000 명이 사망했다고 한다. 미생물 오염은 보건을 위협할 뿐만 아니라 식품 업계 에서도 오염된 식품을 폐기 처분해야 한다는 큰 문제를 유발시키게 된다. 미생물에 의한 부패는 식품 업계가 대면하는 대표적인 문제 이다. 현재의 보존 기법, 제조 공정, 품질 관 리, 위생에도 불구하고 매년 생산되는 식품의 약 25%에서 미생물에 의한 부패가 발생하고 있다. 식품의 미생물 오염에 의한 보건과 식 품 업계의 경제적 부담은 엄청나서 매년 전 세계적으로 수십억 달러의 손실을 유발시킨다 고 한다. 이러한 상황에서 식품 업계의 세균 통제에 박테리오파지의 가능성이 제기되고 있 다. 지난 2006 년에 ListShieldTM 라는 박테리오 파지 기반 제품이 처음으로 고기와 가금류 제 품에서 Listeria monocytogenes 의 통제에 대하 여 허가를 받았다. 이후로 다른 파지 제품들 도 식품에서 바이오요법제로 이용 허가를 받 았다. 이러한 박테리오파지의 바이오컨트롤 분야의 발전이 식품 병원체에 대한 보다 효과 적인 통제 가능성을 보여주었으며, 이로 인하 여 식품 업계에서 박테리오파지 요법제의 수 용을 제시하고 있다. 이번 리뷰에서는 이러한 점에 초점을 맞춘 식품에서의 바이오컨트롤 제품으로서 박테리오파지의 가능성을 조명하 려고 한다. 2. 식품 매개성 병원체 식품은 주로 세균이 원인인 200 여 종 이 상의 질병의 확산에서 주요 원인이다. 대표적 인 세균성 식품 매개 병원체는 Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli, Listeria mono- cytogenes 가 있다. 이들 대부분은 위장관계 감 염에 영향을 주고 있으며, 박테리오파지 매개 바이오컨트롤의 주요 표적인 것으로 여러 문 헌에서 확인되고 있다(표 1).
- 2. KOSEN Expert Review http://www.kosen21.org/ Copyright ⓒ 2014 KOSEN All rights reserved. 페이지 2/9 표 1. 세균성 식품 병원체와 이들의 특징
- 3. KOSEN Expert Review http://www.kosen21.org/ Copyright ⓒ 2014 KOSEN All rights reserved. 페이지 3/9 3. 약물로서 박테리오파지 3.1. 역사 박테리오파지의 세균 치료제로서의 가능 성에 대해서는 1917 년에 Felix d’Herelle 가 처 음 보고하였지만 Ernest Hankin, Nikolay Ga- maleya, Frederick Twort 도 각각 1896 년, 1898 년, 1915 년에 독립적으로 박테리오파지의 살균 효과를 관찰했다고 한다. 1920 년대에 d’Herelle 는 박테리오파지에 대한 많은 연구 결과를 발 표하였으며, 1923 년에 Georgia Tbilisi 에 국제 박테리오파지 연구소의 설립에 도움을 주었다. 박테리오파지는 항생제의 발견 이전 시대에서 감염증에 대항하는 유망 치료법으로 기대를 모아서 2 차 세계대전 때까지 여러 국가에서 연구가 진행되었다. 그러나 이들에 대한 이해 의 부족 및 사람 질병의 원인에 대한 연구 부 족 때문에 실제로 적용되지는 못했다. 이러한 이유로 박테리오파지의 의료에 적용에 대한 회의적인 시각이 대두되었으며, 때마침 항생 제의 발견으로 사람들의 관심에서 멀어지게 되었다. 항생제의 이용이 확대된 이후로 소련 과 폴란드를 제외하면 대부분의 국가에서 연 구가 중단되었다. 그러나 최근에 약물 저항성 세균들의 확산이 큰 문제가 되면서 이들 문제 에 대한 새로운 해결책으로 박테리오파지가 다시 관심을 모으고 있다. 3.2. 생물학적 특징 박테리오파지는 세균의 세포를 고친화도 로 감염시키는 바이러스로서, 용해성(lytic) 파 지의 경우에는 숙주세포를 붕궤시키고 용해시 켜서 세균의 사멸을 유도한다(그림 1). 그림 1. a. Mycobacterium 에 특이적인 박테리오파지의 전자현미경 사진, b. 박테리오파지의 구조와 주요 구성 요소, c. 박테리오파지의 세균 세포벽 흡착 전자현미경 사진. 일반적으로 박테리오파지의 생활사는 크 게 용해성과 용원성(lysogenic) 주기로 분류되 고 있다. 용해성 주기에서 박테리오파지는 숙 주세포 표면의 특정 수용체 부위에 흡착되어 서 비가역적인 부착을 유발시킨다고 한다. 이 때에 효소적으로 분해된 세포벽을 통한 꼬리 의 침투가 박테리오파지 DNA 의 숙주 세포질 로의 삽입을 촉진시키게 된다. 세포의 내부에 서 박테리오파지 유전체기 숙주 세포의 DNA 와 단백질 합성 기구를 활용하여 특정 효소가 합성하여 자신과 동일한 박테리오파지 입자의 생성을 촉진시킨다. 이 입자에는 박테리오파 지의 구조 단백질과 세포의 용해 및 후손 박 테리오파지가 포함되어 있다. 특정 시점에서 박테리오파지의 holins 라는 단백질이 숙주 세 포막에 공극을 형성시켜서 후손 박테리오파지 를 유출시키게 된다. 이들 후손 박테리오파지 는 확산되어서 다시 주변 세포들을 감염시키 게 된다. 용원성 주기에서는 박테리오파지의 유전체가 숙주의 유전체에 삽입되어서 계속 복제되는 상태이다. 이후 환경적 자극에 의하 여 용해성 주기가 유도되면 박테리오파지 입 자를 생성시켜서 숙주세포를 깨고 후손 박테 리오파지를 확산시키게 된다고 한다. 용원성
- 4. KOSEN Expert Review http://www.kosen21.org/ Copyright ⓒ 2014 KOSEN All rights reserved. 페이지 4/9 주기의 박테리오파지는 하나의 세균 세포의 유전물질을 다른 세균에도 전달할 수 있으며, 세균 세포의 용해성 사멸 효율이 높지 않다. 그 외에도 숙주인 세균이 박테리오파지의 유 전체를 접하게 되면서 중복 감염 면역이라 불 리는 내성이 발생할 위험도 있다고 한다. 때 문에 용원성 주기의 박테리오파지는 직접 약 물처럼 이용하기에는 무리가 있다고 한다. 반 면에 용해성 주기의 박테리오파지는 세균 배 양액에서 대수적 증식이 이루어지고 항생제 내성 여부와 상관없이 세균들을 신속하게 제 거할 수 있다고 한다. 때문에 용해성 주기의 박테리오파지가 바이오요법제로 관심을 모으 고 있다. 4. 식품 업계에서 바이오요법제 로서 박테리오파지와 이들의 유 도체 박테리오파지는 식품 병원체나 식품 부패 세균을 통제하기 위한 천연 항균제로 이용하 는 것이 매우 유망하다고 한다. 또한 박테리 오파지는 식품 생산에서 소비까지의 각 단계 에서 이용하는 데 매우 적절하다고 한다. 지 금까지 여러 연구에서 박테리오파지를 수확 전(사육 동물)과 수확 후(고기, 신선 식품 및 포장 식품)에 적용하는 시험이 실시되었으며 Salmonella, Listeria, Campylobacter, Escherichia 를 포함하여 다양한 식품 병원성 세균을 통제 하는 효과를 입증하였다. 4.1. 1 차 생산에서 식품 매개 병원체의 통제 가축들은 사람에게 감염되는 여러 세균성 병원체들의 저장소 역할을 한다. 예를 들어서 2000 년에는 농장의 소로부터 12 세 소년이 다 중 약제 저항성 Salmonella 에 감염된 것으로 보고되었다. 농장에서 병원체의 통제는 매우 어려우며, 지난 수십 년간 항생제가 1 차 방어 선으로 이용되어왔다. 그러나 사료에 있어서 항생제의 과다 이용과 항생제 저항성의 확산 으로 농장 환경에서 병원체의 통제가 어려워 지고 있다. 지난 1950 년대에 미국 FDA 는 동 물 사료에 항생제를 포함시키는 것이 가축들 의 성장을 향상시킨다는 이유로 이용을 승인 했다. 실제로 항생제의 이용으로 돼지의 체중 이 20% 이상 늘어나는 효과가 확인되었지만, 과도한 이용이 사람들에게 약물 저항성 세균 감염이라는 큰 문제를 유발시키게 되었다. 현 재 유럽에서는 성장 촉진을 위한 항생제 이용 이 금지되었지만 미국에서는 아직까지 유효하 다고 한다. 미국에서는 총 17 계열의 항생제들 이 사료에 포함되고 있으며, 이들 중 다수가 사람의 질병 치료에도 이용되고 있다고 한다. 4.1.1. 가금류에서 박테리오파지의 적용 가금류는 Salmonella 와 Campylobacter 라 는 양대 식품 병원체의 주요 저장소 역할을 한다. 이들 세균들은 사람에게서 각각 salmo- nellosis 와 campylobacterosis 를 유발시킨다. 박 테리오파지를 이용하여 가금류에서 식품 매개 병원체를 통제하는 연구 결과들은 많이 발표 되었다. 2005 년에 Carrillo 등이 2 종의 박테리 오파지를 조합하여 25 일 된 육계(broiler chickens)에 적용해본 결과, 대조군보다 Cam- pylobacter 개체군이 크게 감소하는 것으로 나 타났다. Wagenaar 등의 2005 년 시험에서도 박 테리오파지 1 종을 이용하는 경우와 여러 종 을 조합하여 이용하는 경우에서 모두 효과를 확인했다. Salmonella Typhimurium 에 대해서는 1991 년에 Berchieri 등이 1991 년에 처음 박테 리오파지의 효과를 보여주었다. 1 종의 박테리 오파지를 이용한 시험에서 7 일 동안 세균의 숫자를 감소시키지 못했지만 2 종을 조합시켰 을 때에는 현저히 감소하는 것으로 확인되었 다. 그 외의 여러 연구들에서 박테리오파지의 효과가 확인되었으며, 특히 2 종 이상의 박테 리오파지를 조합했을 때에 1 차 생산에서 병 원성 세균에 대한 통제 효과가 뛰어난 것으로 보여지고 있다. 4.1.2. 돼지에서 박테리오파지의 적용 돼지의 병원성 세균에 박테리오파지를 적 용하는 연구는 비교적 많이 보고되지는 않았 다. 2010 년에 Wall 등은 수송 및 도살장에서
- 5. KOSEN Expert Review http://www.kosen21.org/ Copyright ⓒ 2014 KOSEN All rights reserved. 페이지 5/9 대기 중인 돼지들에게 박테리오파지를 적용하 여 Salmonella 저해 효과를 확인했다. 박테리 오파지 현탁액을 돼지의 위에 경구로 투여했 을 때에도 회장, 맹장, 편도선의 Salmonella 가 현저히 감소했다. 마이크로캡슐에 봉입된 박 테리오파지 혼합물의 경우에는 이전의 경구 투여 현탁액이나 무처리 대조군보다도 Salmo- nella 저해 효과가 더 뛰어났다고 한다. 4.1.3. 소에서 박테리오파지의 적용 E. coli O157:H7 이 사람에게 전파되는 주 요 경로가 소에서 얻어지는 식품이다. 여러 시험관 시험에서 소에 군집을 형성한 E. coli O157:H7 를 박테리오파지가 통제할 수 있는지 여부가 확인되었다. 2009 년에 Rozema 등은 E. coli O157 특이적인 박테리오파지를 소에게 경 구 및 직장 투여하는 시험을 실시하였다. 여 기서 경구 투여된 박테리오파지는 병원체의 숫자를 크게 줄여준 반면에 직장 투여에서는 무처리 대조군과 큰 차이가 없는 것으로 확인 되었다. 2010 년에 Rivas 등은 e11/2 과 e4/1c 라 는 2 종의 박테리오파지로 소의 E. coli O157:H7 를 저해하는 효과를 시험했다. 이들 은 소에 박테리오파지를 접종하여 실험했을 때에는 큰 효과를 나타내지 못했지만 생체 외 (exo vivo) 반추위(rumen) 모델에서는 효과를 입증했다. 2010 년에 Stanford 등은 4 종의 캡슐 화 박테리오파지 혼합물을 이용하여 소에서 E. coli O157:H7 을 통제하는 방법을 개발했다. 캡슐화된 박테리오파지는 소의 위에서 낮은 pH 에 대한 저항성이 높아졌다고 한다. 캡슐 화된 박테리오파지는 E. coli O157:H7 수치를 줄이는 데 성공했다고 한다. 박테리오파지를 소에 적용하기 전에 박테리오파지와 E. coli O157:H7 사이의 생태적 관계에 대한 이해가 필요한 것으로 생각되고 있다. 4.1.4. 양에서 박테리오파지의 적용 양이나 다른 반추동물도 E. coli O157:H7 의 주요 저장소 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 2009 년에 Bach 등은 항생제인 nalidixic acid 에 저항성을 갖는 E. coli O157:H7 을 양에 게 감염시킨 후에 3 종의 박테리오파지 혼합 물을 시험하였다고 한다. 여기서 세균의 숫자 가 현저히 감소하는 것으로 드러났지만 21 일 후에는 박테리오파지의 숫자도 크게 감소했다 고 한다. 때문에 박테리오파지를 안정적으로 장기간 유지시키는 방법에 대한 고민도 필요 한 것으로 생각된다. 이상의 결과들은 박테리 오파지를 식품 매개 병원성 세균의 통제에 이 용하는 길을 보여주고 있다. 그러나 보다 큰 효과를 얻기 위해서는 살아 있는 동물의 영양 시스템에서 박테리오파지와 세균 사이의 상호 작용을 보다 잘 이해하여 보다 정교한 실험 디자인을 이루어야 한다고 한다. 4.2. 1 차 생산에서 식품 매개 병원체의 통제 첫 번째 박테리오파지 기반 제품인 ListShieldTM 이 고기와 가금류 제품에서 Listeria 통제에 이용이 승인된 이후로 수확 후 식품에 서 병원체를 통제하기 위한 새로운 박테리오 파지 기반 기술의 개발이 이어지게 되었다. 수확 후 식품의 병원체 통제에서 박테리오파 지의 이용은 수확 전 병원체 통제 이상의 효 과를 보여주었다. 때문에 사람들이 먹기 전에 세균을 사멸시키는 공정을 진행할 필요가 없 는 수확 후 식품의 박테리오파지 기반 오염 제거에 많은 노력을 기울일 가치가 있다. 이 러한 식품에는 고기, 신선한 과일과 채소, 즉 석식품, 분말 유아용 식품, 저온살균 우유가 있다. 4.2.1. 고기 고기의 오염에 대한 박테리오파지의 통제 효과에 대해서는 2003 년 Atterbury 의 연구 결 과가 두드러진다. 그는 박테리오파지를 이용 하여 닭고기 표면의 C. jejuni 오염을 통제할 수 있음을 확인했다. 이때에 박테리오파지와 함께 육계의 피부를 영하 20 도에서 얼리면 효과가 더욱 높아졌다고 한다. 2013 년에는 Hungaro 등이 dichloroisocyanurate, peroxyacetic acid, lactic acid 등의 화학물질과 박테리오파지 혼합물을 병용시켰을 때에 닭고기 표면에서 S.
- 6. KOSEN Expert Review http://www.kosen21.org/ Copyright ⓒ 2014 KOSEN All rights reserved. 페이지 6/9 Enteritidis 를 크게 줄여주는 것을 확인했다. 이들 결과는 박테리오파지가 닭고기 제품의 살균제를 대체할 수 있음을 보여주고 있다. 2011 년에는 Hooten 등이 돼지고기 표면에서 박테리오파지 혼합물의 S. Typhimurium 감소 효과를 입증하였다. 2004 년에는 O’Flynn 등이 3 종의 박테리오파지 혼합물을 이용하여 소고 기의 표면에서 E. coli O157:H7 를 줄여주는 효 과를 보고했다. 2011 년에 Anany 등은 변형된 셀룰로스 막에 고정화시킨 박테리오파지로 즉 석식품과 고기에서 L. monocytogenes 와 E. coli O157:H7 을 감소시키는 효과를 확인했다. 이 러한 박테리오파지 고정화 기술은 여분의 박 테리오파지를 줄여주고 고기의 표면에 박테리 오파지를 직접 접촉시켜주는 가능성을 최대화 시켜준다고 한다. 4.2.2. 신선한 과일과 채소 2001 년에 Leverentz 등은 막 수확한 과일 에서 박테리오파지 혼합물의 Salmonella 감소 효과를 확인했다. 이때에도 20 도보다는 5 도 나 10 도의 낮은 온도에 보관할 때에 병원체 가 더 많이 감소되었다고 한다. 이 박테리오 파지 혼합물을 허니듀 멜론 슬라이스에 적용 했을 때에 기존 화학 살균제보다 Salmonella 감소 효과가 뛰어났지만, 사과 슬라이스에 대 해서는 큰 효과가 확인되지 않았다. 이에 대 해서는 사과의 산성 pH 가 박테리오파지를 불 활성화시키기 때문으로 생각되고 있다. 2003 년에 Leverentz 는 막 수확한 멜론이나 사과 슬라이스에서 nisin 과 박테리오파지 혼합물의 병용으로 상승 효과를 확인했다. 2010 년에 Viazis 등은 E. coli O157:H7 에 오염된 상추와 시금치 잎에서 박테리오파지와 trans- cinnameldehyde oil 의 병용이 상승 효과를 발 휘하는 것을 확인했다. 최근인 2013 년에는 Boyacioglu 등이 막 수확한 잎채소를 가스 치 환 포장과 함께 박테리오파지 혼합물을 이용 했을 때에 E. coli O157:H7 저해 효과가 높아 지는 것을 확인했다. 4.2.3. 가공식품 여러 식품 매개 감염증들이 다양한 즉석 식품, 치즈, 우유, 분말 유아용 식품에 관련이 있다고 한다. 2001 년에 Modi 등은 SJ2 라는 박테리오파지가 체다 치즈의 제조, 숙성, 저장 조건에서 S. Enteritidis 를 저해하는 효과가 있 음을 보고했다. 2012 년에 Guenther 등도 F01- E2 라는 박테리오파지를 여러 즉석식품에서 S. Typhimurium 을 감소시키는 효과를 보고했다. 2009 년에는 Guenther 등이 박테리오파지 혼합 물을 여러 즉석식품에서 L. monocytogenes 를 감소시키는 효과를 보고했다. 이때에 고체 식 품보다는 액체 식품에서 더 뛰어난 세균 감소 효과가 확인되었다고 한다. 2011 년에 Bigot 등 도 FWLLm1 라는 박테리오파지를 이용하여 즉석요리용 닭고기에서 L. monocytogenes 의 증 식을 억제하는 효과를 확인했다. 그 외에도 여러 식품들에서 Shigella, Cronobacter sakazakii, Mycobacterium smegmatis 등에 대한 박테리오 파지의 저해 효과가 입증되었다. 4.3. 박테리오파지 유래 효소: 식품에서 유망 살균 물질 몇몇 연구에서 박테리오파지 유래 효소를 사람이나 수의용 약물로 이용할 수 있는 가능 성이 보고되었다. 이러한 점에서도 식품 업계 에서 박테리오파지 유래 효소를 적용시키기 위한 연구에도 관심을 모으고 있다. 4.3.1. 박테리오파지 유래 peptidoglycan hydrolases Endolysins(lysins)는 박테리오파지가 용해 성 주기의 말기에 생산하는 peptidoglycan 분 해 효소이다. 이 물질은 그람 양성균의 외부 에 적용했을 때에 특히 효과적이어서 바로 세 균 용해를 유발시킨다고 한다. Endolysins 은 N 말단 촉매 도메인과 C 말단 결합 도메인으로 구성되어 있으며, 분할 부위에 따라서 (a) N- aceytlmuramidases(lysozymes), (b) N-acetyl-β-D- glucosaminidases(glycosidases), (c) N- acetylmuramoyl-L-alanine amidases, (d) L-alanoyl- D-glutamate endopeptidases 와 펩타이드 사이 가교 특이적 endopeptidases 로 분류되고 있다.
- 7. KOSEN Expert Review http://www.kosen21.org/ Copyright ⓒ 2014 KOSEN All rights reserved. 페이지 7/9 Endolysins 의 항균 활성은 여러 식품 관련 분 야 연구에서 확인되었다. 4.4. 식품 부패와 바이오 위생 식품 보존은 식품 생산에서 필수적인 부 분이다. 지금까지의 보존 기술의 발전과 미생 물에 의한 식품 부패에 대한 이해의 확대에도 불구하고 전 세계적으로 엄청난 양의 식품들 이 부패되어서 버려지고 있다. 2004 년에 Xan- thomonas campestris pv. Vesicatoria 에 의해서 발 생하는 토마토 점무늬병을 박테리오파지로 통 제하는 시험 재배 결과가 발표되었다. 2001 년 에는 Streptomyces 에 감염된 씨감자에 대하여 박테리오파지를 처리하여 후손들의 덩이줄기 병소가 감소하는 효과가 확인되었다. 4.5. 바이오필름 여러 산업 현장에서 바이오필름 형성들이 보고되었다. 바이오필름은 여러 세균들이 부 적절한 환경에서도 증식할 수 있는 보호 기작 을 제공하고 있다. 1995 년에 박테리오파지 T4D+가 PVC 표면에 생성된 E. coli 3000 XIII 의 바이오필름을 붕궤시키는 효과를 나타냈다. 2011 년에는 박테리오파지의 혼합물이 금속 표면에 생성된 S. Enteritidis 바이오필름을 감 소시키는 등 바이오필름에 대한 논문도 다수 발표되었다. 4.6. 바이오센서 식품 매개 병원체들의 신속한 조기 발견 이 식품 업계가 병원체가 없는 식품을 유지하 는 데 핵심적인 역할을 한다. 때문에 식품 자 체나 생산 환경에서 병원체를 찾기 위한 새로 운 생물학적 인지 요소의 연구가 진행되고 있 다. 2011 년에 Arya 등은 표면 플라스몬 공명 (surface plasmon resonance)을 화학적으로 고정 화시킨 박테리오파지 T4 와 결합시켜서 E. coli K12 를 검출하는 연구 결과를 발표했다. 1998 년에는 Blasco 등이 박테리오파지를 Probe 로 이용하여 세균이 용해된 후에 유출되는 표지 자를 확인하는 분석법도 개발하는 등 여러 시 험법의 개발이 진행되고 있다. 그러나 점에서 병원체 발견에 대한 박테리오파지 이용 방법 은 매우 정밀하지만 시료의 준비나 배양 과정 으로 인하여 손이 많이 가고 시간이 소요되어 서 현지에서 직접 적용하기에는 어려움이 있 다고 한다. 5. 안전성에 대한 우려 박테리오파지는 식품 중 병원체의 통제와 발견에 매우 유망하며, 장점이 단점과 비교하 여 현저히 많은 것으로 나타나고 있다(표 2). 표 2. 박테리오파지 요법의 장점과 단점
- 8. KOSEN Expert Review http://www.kosen21.org/ Copyright ⓒ 2014 KOSEN All rights reserved. 페이지 8/9 우리의 주변 환경에 박테리오파지가 많 이 존재하며, 잘 알지 못하는 상태에서도 식품이나 물을 통하여 박테리오파지를 섭취 하고 있지만, 지금까지 박테리오파지가 사 람이나 동물에게 해로운 영향을 끼쳤다는 보고는 없다. 또한 여러 다양한 동물시험에 서도 박테리오파지의 안전성이 입증되었다. 6. 박테리오파지 제품의 현재 허가 현황 박테리오파지의 부인할 수 없는 항미생 물 효과는 (a) 항생제 효과 감소, (b) 제약 회사들의 새로운 약물 개발에 대한 투자 하 락, (c) 소비자들의 병원체와 화학합성 물질 로부터 자유로운 식품 생산의 요구 증가와 결합하여 박테리오파지 기반 제품에 대한 기업들의 투자를 늘리고 있다. OmniLytics 에 서 생산하는 박테리오파지 기반 점무늬병 처리 제품인 AgriphageTM 은 2005 년에 미국 의 관계 기관(환경보호청)으로부터 농업 이 용이 허가된 첫 번째 제품이다. 1 년 후인 2006 년에는 즉석식품에서 L. monocytogenes 를 통제하기 위한 Intralytix 의 ListShieldTM (LMP-102TM)가 식품에 적용되는 첫 번째 박테리오파지 제품으로 FDA 의 허가를 받 았다. ListShieldTM 은 유럽에서 유기농 음식 첨가제로 이용이 허가되었으며, Food Standards Australia & New Zealand 에서도 2013 년에 허가를 받았다. 그 외에도 여러 박테리오파지 기반 제품들의 이용이 허가되 었다. 7. 결론 및 전망 항생제의 개발로 인하여 박테리오파지 의 이용은 역사의 뒤안길로 사라지는 듯했 다. 그러나 최근에 항생제 저항성의 증가와 안전성에 대한 신뢰 때문에 이후의 개발 및 상업화의 가능성이 높아지고 있다. 그러나 아직까지는 박테리오파지의 생물학적 특성 이 충분히 이해되지 못하고 있으며, 이들의 활용에도 기술적인 어려움이 나타나고 있다. 지금까지 몇몇 박테리오파지 제품이 식품 업계에서 오염 제거, 부패 지연, 병원체 판 독에 이용되고 있다(표 3). 이들 제품들과 앞으로 개발될 새로운 박테리오파지 제품들 은 식품 업계에서 미생물 오염에 의한 경제 적 부담을 크게 줄여줄 것으로 큰 기대를 모으고 있다. 표 3. 전 세계 박테리오파지 제품 취급 회사 목록
- 9. KOSEN Expert Review http://www.kosen21.org/ Copyright ⓒ 2014 KOSEN All rights reserved. 페이지 9/9 References 1. Lorraine Endersen et al. Phage Therapy in the Food Industry. Annu. Rev. Food Sci. Technol. 2014;5:15.1–15.23. 2. Callaway TR. et al. Evaluation of phage treatment as a strategy to reduce Salmonella populations in growing swine. Foodborne Pathog. Dis. 2011;8: 261 – 266. 3. Coffey B. et al. Phage and their lysins as biocontrol agents for food safety applications. An. Rev. Food. Sci. Tech.. 2010; 1: 499 – 568. 4. Kropinski AM. Phage therapy—Everything old is new again. Can. J. Infect. Dis. Med. Microbiol. 2006; 17: 297.