마이크로비옴

마이크로비옴 또는 미생물군유전체는 특정 환경에 존재하고 있는 미생물들의 총체적 유전정보를 말하며 유사한 개념으로 마이크로바이오타(microbioata)는 미생물들의 집합을 의미한다.

대부분의 생물체들은 독립적으로 살아가기 보다는 다른 생물체들과 복잡한 관계를 형성하며 살아간다. 이 중 동·식물에 서식하는 혹은 공생하는 미생물들의 경우 숙주와의 관계성을 기반으로 유익균과 유해균의 2가지 유형으로 나눌 수 있다. 유익균은 숙주가 만들 수 없는 대사 물질을 생산하거나 병원균의 생장을 억제하는 등 이로운 효과를 나타내는 반면 유해균은 환경 조건 변화에 따라 병원성을 나타낸다.

구강 미생물 (출처: GettyimagesKorea)

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인체 마이크로비옴(human microbiome)은 인간 체중의 약 1~3%를 차지하며 전체 미생물의 95%는 대장을 포함한 소화기간에 존재하고 호흡기, 구강, 피부, 생식기 등에도 널리 분포한다. 인체 내에 존재하는 미생물은 주로 세균 (Actionobacteria, Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes)이며 바이러스, 곰팡이, 원생동물까지 다양하게 존재한다.

인체 마이크로비옴의 구성은 신체의 위치에 따라 다양하게 나타나지만 비교적 균형을 이루며 안정적인 군집을 유지한다. 하지만 음식물 섭취, 생활방식, 위생상태, 약물복용 등 외부적 요인에 따라 역동적으로 변화하기도 한다. 위와 같은 외부적 요인들은 인체 마이크로비옴 균형을 파괴할 수 있으며 이로 인해 질병이 발생 될 수 있다.

인체 마이크로비옴의 위치와 종류 (출처: GettyimagesKorea)

NGS(next-generation sequencing) 기술과 광범위한 유전체 정보를 분석할 수 있는 생물정보학의 발전에 힘입어, 메타게놈 분석을 통한 장내 마이크로미옴 연구가 활기를 띠고 있다. 장내에 존재하는 미생물 군집은 영양소의 흡수와 대사, 병원균에 대한 방어 기작과 면역반응 조절, 신경계와의 상호 작용, 질병의 발생 조절 등 인체의 생리활동에 매우 중요한 영향을 미치고 있다. 특히 장내 마이크로비옴과 비만, 염증성 질환, 자가면역 질환 등 질병과의 상관관계가 밝혀지면서 이러한 연구 결과를 질병의 진단, 인체에 유익한 프로바이오틱스의 개발, 마이크로비옴 치환을 통한 질병치료 등에 활용하려는 노력이 이루어지고 있다. 다음은 마이크로비옴과 상관관계가 있는 것으로 알려진 질병의 예이다.

1)    건선: Actinobacteria 대비 Firmicutes의 비율 증가

2)    역류성 식도염: 식도의 혐기성 그람-음성균의 증가

3)    비만: Firmicutes 대비 Bacteroidetes의 비율 감소

4)    대장염: Enterobacteriaceae의 개체수 증가

5)    심혈관계 질환: 장내미생물의 포스파티딜콜린 대사와 관련

프로바이오틱스(probiotics)란 장내 마이크로비옴의 균형을 유지시켜, 장내 기능을 향상시키는 살아있는 미생물 집단을 말한다. 인체 마이크로비옴의 균형 유지를 통해 질병을 치료하고 나아가 건강을 증진하지 위해 프로바이오틱스를 활용 할 수 있다. Lactobacillus, Bifidobacterium 속의 유산균, Bacillus polyfermenticus, Faecalibacterium parausnitzii 등의 세균, Saccharomyces boulardii 와 같은 효모가 프로바이오틱 균주의 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 이들의 대표적인 효능은 유당 불내증 증상 완화, 염증성 장 질환의 완화, 혈중 콜레스테롤 감소 등 각종 대사 질환의 예방 및 치료에 효과적인 것으로 알려져 있으며 피부개선, 비뇨기 질환, 구강 내 치주질환 치료 등의 여러 분야로 확장되고 있다.

한지숙/서울대학교

최형태/강원대학교