의약품 화학 | 항균제

1904년 독일 화학자 Paul Ehrlich(1854～1915 ; 1908년 노벨상 수상자)는 독성물질이라도 숙주세포(host cell)에 대한 작용보다 기생생물(병원균)에 대한 공격력이 더 큰 화합물이 있다면 전염병은 정복될 수 있다고 생각하였다. Ehrlich는 현미경으로 세균을 관찰할 때 사용되는 염료가 세균을 죽일 수 있다는 사실을 발견하였다.

 

이러한 발견의 결과로 아프리카 수면병 원인균에 대해서는 염료를 사용하였고, 매독 원인균에 대해서는 비소화합물을 사용하게 되었다. Ehrlich는 1907년 “수용체(receptor)"라는 학술어를 도입하였고, 또 생체활성화(bioactivation)와 치료지수(therapeutic index) 그리고 약물내성의 개념을 제안하였는데, 이러한 개념들은 오늘날에도 인정받고 있는 것들이다.

 

독일의 I. G. 염료회사 연구소의 약리학자였던 Gerhard Domagk는 1935년 프론토실(Prontosil)이라는 염료가 병원균에 감염된 쥐에 대하여 치료효과가 있다는 사실을 발견하였다. Domagk는 프론토실이 생체밖(in vitro)에서는 항균 활성이 없지만 생체내(in vivo)에서는 대사되어 항균 물질인 설파닐아미드(sulfanilamide)로 변한다는 사실을 발견하였다.

 

 

설파닐아미드는 설파제라는 약물중에서 최초로 알려진 약품으로서 포도상구균, 연쇄상구균, 폐렴균, 임질균, 이질균등에 대하여 효과적인 약이다. 그러나 설파닐아미드는 위험한 부작용이 있으며 과량 사용하면 장에 손상을 입힐 수 있다. 설파닐아미드의 성공에 희망을 가진 과학자들은 부작용이 적고 약효가 더 좋은 약을 개발하기 위해 5,000가지 이상의 설파닐 유도체를 합성하여 그들의 약효를 조사하였다. 이러한 화합물들을 설폰아미드(sulfonamide) 혹은 설파제라 부르고 있으며 아래와 같은 일반식을 갖는다.

 

 

5,000개 이상의 설폰아미드에 대한 약효 검색 결과로부터 치료약은 약 30개 정도만이 사용될 수 있었다. 오늘날 쓰이고 있는 대표적인 설파제는 [그림 2]에 있는 것들이다. 설파제는 세균이 성장하는데 필수적인 물질 즉 엽산(folic aicd) 비타민의 합성을 억제함으로써 세균이 증식하는 것을 막는다. 설파제가 이러한 작용을 나타낼 수 있는 원인은 엽산을 합성할 때 필요로 하는 파라-아미노벤조산(para-aminobenzoic acid)과 설파제의 구조가 유사하기 때문이다.

 

 

 

설파닐아미드와 파라-아미노벤조산의 구조는 대단히 비슷하기 때문에 엽산 비타민의 합성과정에서 효소는 파라-아미노벤조산 대신에 설파닐아미드와 결합하게 된다. 따라서 필수 엽산의 생산을 차단하게 되므로 세균은 비타민 결핍으로 죽게 된다. 사람과 고등동물은 식품에서 직접 엽산을 섭취하므로 엽산을 합성하는데 요구되는 파라-아미노벤조산이 필요하지 않으므로 정상세포의 성장은 설파제에 의해서 방해받지 않는다.

 

설파제는 1930년대 후반에서 1940년대 초까지는 신비의 약이었다. 특히 세계 2차 대전 중에는 설파제 사용으로 부상 부위의 감염을 방지하여 수많은 인명을 구하였다. 그러나 1940년대 중반부터 설파제를 능가하는 항생제라는 또다른 약품이 발견되었다.

 

 

 

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