Executive Summary
Antimicrobial resistance ranks among the World Health Organization's top ten global health threats, with resistant infections projected to cause up to 10 million deaths a year by 2050.
Resistance arises through multiple intrinsic and acquired mechanisms, from altered cell wall permeability and efflux pumps to genetic mutation and enzymatic degradation of drugs.
New antibiotic development lags dangerously behind the pace of resistance, hindered by biofilms, Gram-negative defenses, poor return on investment, and 10 to 15 year timelines.
Alternatives such as bacterial vaccines, antimicrobial peptides, bacteriophages, and stringent response inhibition offer promising routes beyond conventional small-molecule antibiotics.
Advanced material solutions and emerging AI-driven discovery methods hold potential to shorten development timelines and reduce reliance on traditional antibiotics. In August 2205, researchers at MIT reported the invention of antibiotics using generative AI against drug-resistant strains of gonorrhea and Staphylococcus aureus.
Update, May 2026: the FDA approved Zaynich, an antibiotic that resists bacterial adaptation by attacking three bacterial proteins at once rather than one, giving clinicians a treatment option against drug-resistant infections that previously had almost none.
세계보건기구(WHO)에서는 적절한 치료 후에도 사멸/비활성화되지 않은 미생물을 '내성균'이라고 정의하며, 내성균의 증가에는 다양한 원인이 복합적으로 작용하고 있습니다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 매년 280만 건 이상의 항생제 내성 세균 감염이 발생하여 35,000여 명이 사망하고 있습니다. 더 나아가 세계은행에서는 2050년이 되면 연간 사망자 수가 1,000만 명까지 증가할 수도 있다고 예측하고 있습니다.
그 결과, WHO는 항균물질 내성을 10가지 주요 보건 우려 사항 중 하나로 선정했으며, 새로운 솔루션이 급하게 필요한 상황입니다.
복합적 요인을 가지는 항생제 내성
항생제 내성은 내재적 요인과 후천적 요인으로 인해 발생합니다. 내재적 요인으로는 세포벽의 투과성, 변성된 약물 표적, 배출 펌프의 활성화, 항생제의 효소적 분해 등이 있습니다. 후천적 내성의 원인으로는 새로운 유전 물질을 획득하거나 세균 게놈의 돌연변이가 나타나 생존율이 높아지는 경우를 꼽을 수 있습니다.
새로운 항균 치료의 필요성
항생제는 다양한 등급으로 나뉩니다. 구조와 신체 내 세균에 대항하는 방식에 따라 등급이 나뉩니다.
| 항생제 등급 | 구조 |
| 아미노글리코사이드계(예: 스트렙토마이신, 57-92-1) |  |
| 베타락탐계(예: 페니실린, 61-33-6) |  |
| 설폰아마이드계(예: 설파다이아진, 68-35-9) |  |
| 암페니콜계(예: 클로람페니콜, 56-75-7) |  |
| 폴리믹신계(예: 폴리믹신 B, 1404-26-8) |  |
| 테트라사이클린계(예: 테트라사이클린, 60-54-8) |  |
| 마크로라이드계(예: 클래리스로마이신, 81103-11-9) |  |
| 피리미딘계(예: 설파다이아진 68-35-9) |  |
| 리파마이신계(예: 리팜피신, 13292-46-1) |  |
| 퀴놀론계 및 플루오로퀴놀론계(예: 날리딕스산, 389-08-2) |  |
| 스트렙토그라민계(예: 퀴누프리스틴, 120138-50-3) |  |
| 린코사마이드계(예: 린코마이신, 154-21-2) |  |
| 플레우로무틸린계(예: 레파무린, 1061337-51-6) |  |
| 옥사졸리디논계(예: 리네졸리드, 165800-03-3) |  |
표 1. 다양한 항생제 등급.
이처럼 다양한 치료 옵션이 존재하지만, 기존 항생제 치료에 내성을 보이는 감염증이 많아지고 있습니다. 또한 이러한 감염증과 관련된 사망자가 증가할 것으로 예측되면서 세균 감염에 대항하는 방식을 바꿔야 한다는 목소리가 커지고 있습니다.
새로운 항균물질이 직면하게 되는 과제
항균물질 내성균이 증가하는 원인은 복합적이지만, 항균물질 내성균이 생겨나는 속도보다 새로운 치료 옵션을 개발하는 속도가 느려지면서 내성균이 더 빠르게 증가하고 있습니다.
항균물질 내성균에 대한 학술지 수와 낮은 특허 출원 수를 비교해 보면 이러한 추세를 확실하게 확인할 수 있습니다(그림 2). 이러한 내용을 통해 학술 연구자들이 새로운 항균물질 개발에 더 중요한 역할을 하며, 연구를 통해 얻은 성과를 상용화할 수 있는 치료로 변환해야 한다는 사실을 알 수 있습니다.
이러한 현상은 항균물질 개발을 어렵게 만드는 여러 요인으로 인해 발생합니다. 미생물이 항균물질에 저항하기 위해 사용하는 여러 내재적 또는 후천적 메커니즘(그림 1) 외에도, 보다 광범위한 요인(그림 3)들이 개발을 어렵게 만들고 있습니다.
세균의 항균물질 내성에 높은 개발 비용, 긴 개발 기간(그림 3)이 더해지면서 최근 몇십 년 동안은 필요성이 절실함에도 불구하고 소수의 항생제만이 상업화 단계에 도달하고 있습니다.
