과학자들이 구강 내 세균이 서로 정보를 주고받는 '화학적 대화'를 차단함으로써, 플라크(치석) 형성을 억제하고 잇몸병을 예방할 수 있는 가능성을 제시했다. 이는 항생제 남용으로 내성 세균이 확산되는 가운데, 세균의 '행동'을 바꾸는 새로운 치료 접근법으로 주목받고 있다.

미국 미네소타대학교 생명과학대학 및 치의학대학 공동연구팀은 구강 내 세균이 사용하는 통신 체계를 규명하고 이를 조절해 플라크 생성을 억제할 수 있는 방법을 밝혀냈다. 

연구 결과는 국제 학술지 NPJ 바이오필름스 앤드 마이크로바이옴스(NPJ Biofilms and Microbiomes) 최신호(2025년 11월 17일자)에 게재됐다.

연구진은 구강 세균들이 '쿼럼 센싱(quorum sensing)'이라 불리는 화학 신호를 통해 서로 정보를 교환한다는 사실에 주목했다. 이들은 'N-아실 호모세린 락톤(N-acyl homoserine lactones, AHLs)'이라는 신호 분자를 이용해 군집 내 행동을 조정하는데, 이 과정이 구강 질환과 밀접히 연관되어 있다.

미네소타대 연구팀은 플라크가 형성되는 환경에서 AHL 신호가 산소가 풍부한 잇몸 위쪽에서 방출되며, 이 신호가 산소가 부족한 잇몸 아래 세균에게도 전달된다는 사실을 확인했다. 연구이 락토네이스(lactonase)라는 효소를 사용해 이러한 AHL 신호를 제거하자, 건강한 구강 상태와 연관된 세균이 우세하게 번식하는 변화를 관찰했다.

미카엘 엘리아스(Mikael Elias) 생명과학대학 부교수는 "플라크는 마치 숲의 생태계처럼 순차적으로 형성된다"며 "스트렙토코커스(Streptococcus)나 악티노마이세스(Actinomyces) 같은 초기 정착 세균은 대체로 무해하지만, 포르피로모나스 진지발리스(Porphyromonas gingivalis) 등 후기 정착 세균은 잇몸병을 유발한다"고 설명했다. 그는 "세균 간 화학적 신호를 차단함으로써, 플라크를 질병 이전의 건강한 상태로 되돌릴 수 있다"고 덧붙였다.

주저자인 라케시 식다르(Rakesh Sikdar)는 "산소의 유무가 세균 생태계의 균형을 완전히 바꾼다"며 "산소가 있는 조건에서는 AHL 신호를 차단할 경우 건강한 세균이 늘었지만, 무산소 환경에서는 오히려 질병 관련 세균의 성장이 촉진됐다"고 밝혔다. 그는 "잇몸 위와 아래의 환경에서 쿼럼 센싱이 전혀 다르게 작용한다는 점은 향후 잇몸병 치료 접근법에 중대한 시사점을 준다"고 말했다.

연구팀은 향후 구강 내 다양한 부위와 치주질환 단계별로 세균 간 신호 체계를 비교 분석할 계획이다. 엘리아스 교수는 "세균 군집이 어떻게 조직되고 소통하는지를 이해하면, 모든 세균을 없애는 대신 균형 잡힌 미생물 환경을 유지하는 방식으로 치주질환을 예방할 수 있을 것"이라고 강조했다.

이번 연구는 미국 국립보건원(NIH)의 지원으로 수행됐으며, 향후 장내 미생물 불균형이나 특정 암 등 미생물 관련 질환에도 응용 가능성이 제시됐다.

과학자들은 이번 발견이 "세균을 파괴하는 대신, 그들의 대화를 '해킹'해 질병을 통제하는 새로운 치료 패러다임"의 서막이 될 수 있다고 평가하고 있다.