한국의과학연구원

개인맞춤형치료

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Research Field 06

개인맞춤형치료

마이크로바이옴(microbiome)은 마이크로바이오타(microbiota)와 게놈(genome)을 합쳐서 만들어진 합성어입니다. 인간, 동·식물, 대기, 호수, 바다, 토양, 암벽 등 모든 환경에서 서식하거나 공존하는 미생물과 그 유전정보 전체를 포함하는 미생물 군집이라고 할 수 있습니다.
  • Microbiota
  • Genome
  • 화살표
  • 마이크로바이옴Microbiome
최근에는 다양한 환경에서의 미생물군집을 마이크로바이옴이라 말하기도 합니다. 식물과 동물, 환경, 인체 그리고 장내 등 다양한 마이크로바이옴에 대한 연구들이 보고 되고 있습니다.

마이크로바이옴 연구가 비약적으로 발전하게 된 것은 유전체 분석 기술의 발전과 밀접하게 연관되어 있습니다.

1990년대 진행된 인간게놈프로젝트(HGP, Human Genome Project)는 큰 기대를 모았습니다.
인간의 모든 유전자의 염기서열이 밝혀지면 질병과 관련된 많은 어려운 문제들이 빠르게 해결될 것이라 생각하였습니다.

Landmarks in genetics and genomics

Landmarks in genetics and genomics

Peer Bork의 마이크로바이옴 타입

그러나 인간의 염기서열 분석만으로는 생명현상 전반에 대해 이해하고 문제를 해결하는데 한계가 있다는 것을 인식하게 되었습니다.

현재 유전체 분석 방법에 널리 사용되고 있는 것은 Next Generation Sequencing (NGS), 즉 차세대 염기서열 기술입니다. NGS의 발달로 유전체의 염기서열을 빠른 시간 내에 대용량으로 확보하게 되면서, 확보된 염기서열 정보를 해석하는 것이 매우 중요하게 되어 생명정보학 (bioimformatics)도 함께 발전하고 있습니다.

마이크로바이옴 연구에서 가장 많은 부분을 차지하고 있는 것이 인체마이크로바이옴 분야이고, 그 중에서도 장내마이크로바이옴이 가장 많은 연구가 이루어지고 있습니다.

독일의 Peer Bork 등은 인간의 장유형(human enterotype)에 대한 연구 결과를 2011년 네이처에 발표하였습니다. 이 연구에 따르면 인간의 장유형은 장내 마이크로바이옴 구성에 따라 Bacteroides 타입, Prevotella 타입, Ruminococcus 타입 등 3가지로 구분된다고 보고했습니다.

인간의 장유형이 3가지로 구분된다는 보고가 나오면서 장내마이크로바이옴을 조절하여 질병치료에 적용해 보자는 연구들이 진행되고 있습니다.

3가지 장유형에 대해 살펴보면 다음과 같으며, 식습관과 관련성이 매우 높다는 것을 보여주었습니다.

인간의 3가지 장유형

  • 01

    Bacteroides 타입

    식이섬유를 많이 섭취하지 않고, 고지방식을 하는 사람들에게서 주로 나타나는 타입. 탄수화물 소화효소를 잘 만들 수 있어 탄수화물 소화를 잘 시키며, 비타민 B7(biotin)을 생산하여 피부병이나 우울증을 예방한다.

  • 02

    Prevotella 타입

    식이섬유를 많이 섭취하고 지방을 적게 먹는 사람들. 채식주의자들에게서 많이 나타난다. 비타민 B1 (thiamine)을 생산하여 각기병을 예방하고 뮤신을 생산하여 장내 점액을 분해한다.

  • 03

    Ruminococcus 타입

    고지방식이를 하는 사람에게서 많이 나타난다. 이 타입의 경우 당분(glucose) 흡수가 잘 이루어져 비만이 되기 쉬운 타입이다.

장내마이크로바이옴은 인간이 분해할 수 없는 영양소의 분해를 도와 소화되어 흡수할 수 있도록 도와주는 역할을 하고 있으며, 물질대사나 면역체계에도 관련되어 있는 것으로 보고되고 있습니다. 또한, 인체 내에서 소화계, 심혈관계, 면역계, 심지어 뇌질환까지도 연계되어 있다는 보고들이 나오면서 장내마이크로바이옴과 인간의 건강과의 밀접한 관계에 대해 관심도가 높아지고 있습니다.

이제는 장내세균을 어떻게 관리하느냐가 건강을 지키는 관건이 되었습니다. 자신의 장내 환경과 장 건강 상태를 이해하고 있어야 장내세균을 관리하기 유리합니다. 장내미생물분석은 장내 환경을 정확하게 확인하고 올바르게 개선할 수 있는 지표가 되기에 상당히 중요하며, 실제로 장내 세균과 건강과의 상관성이 입증되면서 전 세계적으로도 장내미생물분석 분야가 뜨거운 주목을 받고 있습니다.

한국의과학연구원에서는 분자생물학적인 유전자 분석을 통해 장내미생물분석을 진행합니다. 장내에 존재하는 다양한 세균을 유익균, 유해균, 중간균으로 나누어 분포 비율을 분석합니다. 또한 장내 환경에 존재하는 비만 유도세균과 정상균의 비율도 확인할 수 있습니다.

Double pie

장내에 존재하는 세균의 균체수 측정법을 최신 분석장비를 통해 확립하였으며, 장건강의 Bio marker로 많은 연구가 수행되었습니다.

그 유효성이 명확히 입증된 장내존재 Bifidobacterium sp., Lactobacillus sp., Bacteroides sp., Clostridium sp.과 비만 유도균인 Firmicutes sp., 비만 억제균인 Bacteroidetes sp.에 대한 Golden Reference와의 비교를 통한 장건강 모니터링 분석시스템을 구축하고 국내 유수의 기관·기업과 활발하게 연구를 수행 중에 있습니다.

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