Hypermucoviscosity(HV) 폐렴막대균은 일반 폐렴막대균보다 더 두껍고 큰 점액질 협막을 형성한다. 협막은 세균이 호스트의 면역 체계로부터 회피하고, 외부 환경의 스트레스에서 세균을 보호하며 항생제로부터 균을 보호하는 역할을 한다. 이 HV폐렴막대균은 강력한 병원성을 가지며 일반 폐렴막대균보다 더 위험하고 치료에도 어려움을 겪고 있다. 최근, 다제내성을 갖은 HV폐렴막대균의 출현이 보고 되고 있으며, 이 다제내성 세균에 대항하기 위한 항생제로는 타이지사이클린, 콜리스틴이 존재하며 이 항생제들은 다제내성에 대응하기 위한 '최후의 항생제' 라고도 불린다. 하지만 타이지사이클린과 콜리스틴에 내성을 갖는 세균의 출현이 빈번해지고 확산되면서, 이에 대응하기 위한 병독성과 내성 기작 연구, 기존의 항생제를 이용한 두가지 항생제의 복합치료 가능성을 알아보고자 하였다.

본 연구는 임상으로부터 분리한 HV폐렴막대균을 이용하여 타이지사이클린에 지속적으로 노출시켜 인위적으로 내성을 유도하여 발생한 HV폐렴막대균의 표현형 변화를 측정하였다. 표편형 변화는 String test, Precipitation test 를 통해 mucoviscosity 수치를 측정하였다. 타이지사이클린에 내성이 유도된 균주들의 콜로니 크기가 작아졌으며, mucoviscosity에 큰 변화가 생겼다. 또한, 병독성 변화 평가를 위해서 Biofilm formation, Serum resistance, Fruit fly infection 그리고 Macrophage infection assay 를 진행하였고, 타이지사이클린 내성 유도 균주에서 모두 병독성의 수치가 감소됨에 따라 HV 의 유실이 독성의 결함을 초래한다는 사실을 입증하였다. 또한, 타이지사이클린의 내성 획득 기작을 확인하기 위해서 CCCP 와 PAβN 을 처리하여 타이지사이클린의 MIC 값을 측정하였지만 큰 변화는 보이지 않았다. 이를 통해 타이지사이클린 내성 유도 균주가 efflux pump 가 아닌 다른 기작으로 내성을 획득했음을 증명했다.

Parental strain 과 내성 유도 균주의 유전체 분석을 진행하였고, ompK35 의 발현이 크게 감소함에 따라, 어떠한 기작에 의하여 ompK35 가 영향을 받게 되었는지 밝혀내고자 하였다. ompR 이 high osmolarity 환경에서 ompK35 의 repressor 로 작용한다는 사실에 근거하여 Parental strain 에 ompR 을 비활성 시키고, 내성 유도 균주에는 과발현 시켜 변화된 표현형과 병독성을 관찰하였다. ompR 이 과발현 된 균주에선 콜로니의 크기가 작고, string 과 병독성 수치가 모두 낮았고 ompR 이 비활성화 된 균주에선 상대적으로 큰 크기의 콜로니와 string 그리고 병독성 모두 증가되는 양상을 보였다. 타이지사이클린 내성 획득과 동시에 독성이 감소하는 기작은 HV폐렴막대균을 제어하기 위한 잠재적인 표적이 될 수 있음을 시사한다.

콜리스틴 내성 균주들은 타이지사이클린 노출에 의해 콜리스틴 감수성으로 전환되었다. 콜리스틴 내성 균주를 타이지사이클린에 노출시키자 지질 A 의 변화가 관찰되었으며 이는 L-ara4n 의 유실에 의한 것으로 추측된다. 콜리스틴 내성 균주가 타이지사이클린에 의해 감수성으로 전환됨에 따라, 콜리스틴 내성 균주들을 낮은 농도의 콜리스틴과 타이지사이클린으로 사멸시키는 새로운 치료 전략을 제안한다. 또한 저농도의 콜리스틴과 타이지사이클린을 이용한 복합치료의 효과가 단일 항생제를 사용하는 것보다 굉장히 높다는 것을 증명한다.

위 연구들을 진행함에 있어서 HV폐렴막대균의 두꺼운 협막 다당류에 의해 클로닝이 잘 이루어 지지 않아 전기천공법을 통한 형질전환의 효율이 매우 낮았다. 위와 같은 이유로, 협막 다당류의 생합성을 저해하기 위하여 HV 폐렴막대균에 시트르산을 처리하였다. 시트르산이 첨가되자 협막 다당류의 형성 수치가 감소하였으며 이에 따라 형질전환의 효율도 증가함을 발견하였으며, 이를 통해 HV폐렴막대균의 형질전환 효율을 증가시키는 새로운 방법을 개발했다.