[더셈펫바이오 기고②] 올바른 반려동물 항생제 사용, 이제 GICS에 주목하자

반려동물에게 항생제 내성 출현을 줄이기 위해 항생제는 신중하게 사용해야 합니다. 물론 수많은 항생제 중에서 ‘어느 항생제를 선택할 것인가?’는 수의사라도 사실 굉장히 어려운 일입니다. 그래서 보통 치료 시 임상적으로 잘 아는 항생제 또는 눈에 띄게 효능이 뛰어난 항생제 위주로 사용하는 경우가 일반적이라 할 수 있습니다.

하지만, 메티실린(methicillin) 내성 포도상구균(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)의 등장으로 항생제 내성의 위험성이 대두됐고, 이후에 다양한 계열 항생제에 내성을 갖는 세균들이 세계 각지에서 보고됐습니다(농림축산검역본부(2022), 산업 동물 수의사를 위한 항생제 길잡이, P8.). 세계동물보건기구(WOAH) 역시 항생제는 꼭 필요한 경우에만 처방할 것을 권고하고 있으며, 이를 위한 구체적인 가이드라인을 마련했습니다.

우리나라도 2018년부터 국가 차원의 개·고양이에 대한 항생제 내성 모니터링 사업을 실시했습니다. 2020년에는 1월부터 12월까지 전국 동물병원에서 정상 개·고양이의 분변 시료를 채취하여 지표 세균인 대장균과 장알균을 분리하여 항생제 감수성 검사를 하였는데 국내 개와 고양이의 항생제 내성이 전반적으로 대부분 세균에서 높게 나왔습니다.

또한, 최근 연구에서 항생제 내성균이 사람, 반려동물 및 환경 사이에서 공유된다는 사실도 밝혀지면서 적절한 항생제 사용을 통해 항생제 내성을 최소화할 필요성이 대두되었습니다.

이런 상황에서 GICS(Gentamicin-Impregnated Collagen Sponge)는 예방학적 차원에서 감염을 예방·관리할 수 있다는 점에서 큰 주목을 받고 있습니다.

GICS(Gentamicin-Impregnated Collagen Sponge) : 주요 특성과 효과는?

GICS(Gentamicin-Impregnated Collagen Sponge : 겐타마이신 콜라겐 스펀지)는 동물 생체 유래 흡수성 타입1 콜라겐과 세계동물보건기구(WOAH)에서 ‘수의에서 결정적으로 중요한 항생제(Veterinary Critically Important Antimicrobials: VCIAs)’ 중 하나로 분류한 겐타마이신(Gentamicin)이 결합한 형태로, 수술 부위에 삽입 혹은 부착되면 일정 기간(약 2주) 동안 타입 1 콜라겐과 겐타마이신을 국소적으로 방출합니다.

이를 통해 수술 부위에서 직접 항균 효과가 나타나 감염을 예방하고, 염증 작용을 억제합니다. 또한, 타입 1 콜라겐 기질은 상처 치유를 촉진하고 감염 부위의 조직 재생을 돕는 역할을 합니다.

이 같은 효과는 과학적 연구와 다양한 임상 사례를 통해 입증되고 있습니다.

과학적 연구를 통한 GICS의 검증

1) 안전성

겐타마이신 콜라겐 스펀지(GICS)의 안전성과 효과는 다양한 연구를 통해 입증되었습니다. <캐나다 수의학회>에서 발표된 연구에서는 수술 부위에 스펀지를 적용한 개의 신장 기능을 7일간 모니터링한 결과, BUN과 크레아티닌 수치에서 이상이 발견되지 않았습니다. 이는 겐타마이신이 국소 항생제로 안전하게 사용될 수 있음을 나타냅니다.

2024년 <국제수의학회저널>에 발표된 논문에 따르면, GICS가 감염 부위의 빠른 살균 효과를 보였으며 겐타마이신이 국소적으로만 작용하여 전신적 부작용을 최소화할 수 있다는 결과가 나왔습니다. 혈장에서의 겐타마이신 농도는 최고 10.3 µg/mL로 측정되었는데, 이는 사람의 독성 한계치(16-24 µg/mL)보다 낮은 수치입니다. 전신적 겐타마이신 투여 시 부작용에 대한 우려를 줄이고 치료의 안전성을 말해주는 것입니다.

2) 내성균 치료에 효과적인 GICS

앞서 소개한 2024년 <국제수의학회저널>에 발표된 논문에 따르면, 겐타마이신 콜라겐 스펀지(GICS)가 수술 부위 감염 예방뿐 아니라 내성균, 특히 MRSP(methicillin-resistant Staphylococcus pseudintermedius) 치료에도 효과적임을 알 수 있습니다.

이 연구에서는 GICS를 피하에 삽입한 후 국소 및 전신 겐타마이신 농도를 측정하였는데 실험 결과, 삽입 후 단 0.5시간 만에 국소 겐타마이신 농도가 2053.3 µg/mL에 도달했습니다. 이 같은 결과는 최소 억제 농도(MIC)보다 훨씬 높은 수준으로, 메티실린 내성 포도상구균(MRSP) 및 녹농균(Pseudomonas sp.)과 같은 내성균을 억제하기에 충분하다는 것을 말해줍니다.

3) 체내에서 완전히 흡수되는 GICS

GICS는 자연적으로 체내에서 흡수될 수 있다는 점이 장점입니다. 한 연구에서는 기존의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 기반 약물 전달 시스템은 수술 후 제거를 위해 추가적인 외과적 절차가 필요했지만, GICS는 체내에서 완전히 분해되고 흡수되므로 추가적인 수술이 필요 없다고 하면서 환자와 의료진 모두에게 시간적, 경제적 부담을 줄일 수 있다고 말합니다.

4) 대동물 관절에도 효과가 검증된 GICS

미국수의학회지에 게재된 논문에 따르면, 말의 발목관절에 겐타마이신이 함유된 콜라겐 스폰지를 이식한 결과, 겐타마이신이 빠르게 방출되었으며, 일반적으로 말에게 감염을 일으키는 병원균의 최소 억제 농도(MIC)보다 20배 이상 높은 최고 농도가 나타났습니다. 이후 관절액 내 겐타마이신 농도가 빠르게 감소하는 것이 관찰되었습니다.

정제된 소 유래 제1형 콜라겐 스폰지는 관절막에 심각한 염증을 유발하지 않았으며, 관절연골에도 기계적 손상을 일으키지 않았습니다.

겐타마이신 콜라겐 스펀지(GICS)는 왜 많은 항생제 중에서 겐타마이신을 사용한 걸까?

GICS가 겐타마이신을 사용한 주된 이유는 ㈜더셈펫바이오가 제공한 애니씰 겐타패치(ANYSEAL GENTAPATCH)의 연구 논문을 살펴보면 알 수 있습니다.

세파 계열 항생제는 일반적으로 농도 의존적(concentration-dependent) 항생제가 아닙니다. 시간 의존적(time-dependent) 항생 작용을 나타냅니다. 약물의 혈중 농도가 일정한 최소억제농도(MIC) 이상 유지되는 시간(duration)이 항균 효과를 결정하는 중요한 인자라는 의미입니다. 다시 말해, 농도를 높이는 것보다 일정한 시간 동안 항생제가 균에 노출되는 것이 더욱 중요합니다. 이러한 특성 때문에 세파 계열 항생제는 국소 부위 투여에는 적합하지 않습니다.

하지만 겐타마이신은 농도 의존적 살균효과를 통해 MIC보다 훨씬 높은 농도에 이르면 강력한 살균 작용을 발휘할 수 있습니다. 이를 위해 용량을 일시적으로 늘려 피크 농도를 높이거나, 아예 감염 부위에 직접 고농도의 겐타마이신을 적용하는 전략이 고안되고 있죠. 이 같은 접근은 기존 용량에서 억제되지 않던 내성균을 강력한 약물 농도로 압도함으로써 내성 장벽을 극복할 가능성을 제공합니다. 이미 임상적으로 고용량 단회 투여(pulse dosing)나 약간의 용량 증량을 통해 내성의 경계에 놓인 균주를 제압한 사례가 보고된 데다, 전신 투여의 부작용 우려가 큰 상황에서도 국소 부위에 높은 농도를 형성하면 신독성이나 이독성 문제를 최소화하면서 내성균에 직접 대응할 수 있습니다.

이 같은 방식은 내성균에 맞선 새로운 돌파구로 주목받고 있습니다.

국소 부위 겐타마이신을 적용한 후 효과가 정맥주사와 동일하다는 근거는?

동물용 GICS로서 국내 최초 허가 제품인 애니씰 겐타패치로 경북대 수의대 연구진이 연구한 결과에 따르면, 개의 국소 부위에 겐타마이신 함유 콜라겐 스펀지(GICS)를 사용하여 상처 부위 감염 예방 및 치료를 시도했을 때 국소적으로 높은 Gentamicin 농도를 형성, 감염률 감소 효과 및 높은 생체이용률을 보이는 것이 확인됐습니다.

기고를 마무리하며

반려동물에서 기원한 항생제 내성균이 점차 확산되고 있습니다. 이들 균은 반려동물 보호자에게 직간접적으로 전파될 수 있고, 실제로 국내외 다양한 연구에서 관련 사례들이 잇따라 보고되면서 그 위험성과 심각성에 대한 경각심을 높이고 있습니다. 특히 반려동물에서 빈번히 사용되는 항생제들은 인체 사용 패턴과 흡사할 뿐만 아니라, WHO가 인체 내성균 문제에서 중요하게 지적하는 항생제군에도 모두 포함되어 있습니다. 문제는 무분별한 항생제 사용으로 형성된 내성균이 반려동물에서 사람으로 확산할 수 있다는 점입니다.

이런 상황에서 항생제 사용량을 줄이면서 항생제 내성균까지 효과적으로 치료할 수 있는 GICS는 반려동물뿐만 아니라 사람에게도 이로운 혁신적인 제품이라고 볼 수 있습니다.