칼럼 미생물의 생태계, 마이크로바이옴 (Microbiome)에 대해 알아보자
미생물의 생태계, 마이크로바이옴(Microbiome)에 대해 알아보자
마이크로바이옴, 최근 들어 신문 지면이나 방송에서 한두 번쯤은 들어봤을 것이다. 마이크로바이옴(Microbiome)이란 ‘특정 환경에 존재하는 미생물 군집의 총합’을 의미하며, 인체 마이크로바이옴(Human microbiome)은 ‘인체에 공존하는 미생물들과 이들 유전정보의 총합’을 뜻한다.1) 미생물은 매우 작아 육안으로 확인하기 어려우나 인체에는 세균, 바이러스와 곰팡이 등 여러 종류의 미생물이 서로 유기적인 영향을 주고받으며 공존한다.
면역 반응은 물론 장기 발생 질환에도 영향
체중의 1~3%에 불과한 인체 마이크로바이옴은 위장관에 가장 많은 수로 존재하는데, 장내 미생물들이 이루는 생태환경을 ‘장 마이크로바이옴(Gut microbiome)’이라 일컫는다.2) 그중 다수를 이루는 세균(Bacteria)이 친숙하게 거론되고 있으며, 상재균이자 유익균인 프로바이오틱스(Probiotics)가 유해균(병원균), 곰팡이, 바이러스 등 여러 장내 미생물들과 상호작용하며 마이크로바이옴 안정화에 영향을 미친다고 알려져 있다.3)
식습관 및 생애주기에 따라 달라지는 장내 마이크로바이옴은 위장관에서 발생하는 면역 반응뿐만 아니라 뇌, 간, 폐 등의 장기에서 발생하는 질환에도 밀접한 영향을 주고 받는다.4) 이로인해 최근 학계에서는 ‘장-뇌 축(gut-brain axis)’, ‘장-간 축(gut-liber axis)’, ‘장-폐 축(gut-lug axis)’이라는 용어로 장과 타 장기간의 상호작용을 활발히 연구하는 추세다.5) 또한, 일반인에게도 ‘건강한 마이크로바이옴=건강한 신체’라는 인식이 급격히 확산 중이며, 건강기능식품 시장에는 프로바이오틱스를 포함해 마이크로바이옴과 관련된 새로운 소비 트렌드가 생겨나고 있다. 기성 유산균 제품들이 프로바이오틱스만을 단독 섭취하거나 프로바이오틱스의 먹이가 되는 프리바이오틱스(Prebiotics)를 포함한 혼합제로 출시되었다면, 최근에는 장내 생태계의 복잡성을 고려해 효모(Yeast) 등 다양한 유익 미생물을 복합 구성한 신제품들을 선보이고 있다. 글로벌 마이크로바이옴 시장은 2019년 811억 달러에서 2023년까지 연평균 6% 성장하여 1,086억 달러 규모로 확대될 전망이다. 이에 더해 생균 치료제 등 새로운 바이오 기술에도 이목이 집중되며 기대 이상의 성장이 예상된다. 이러한 장내 마이크로바이옴을 개선하기 위한 잠재적 방법으로는 크게 식품 및 건강기능식품의 섭취 또는 ‘대변 이식’ 방법을 생각할 수 있다. 대변 이식은 그 효과는 좋으나 일반인들이 건강 증진을 위해 시행하기에 다소 부담스러운 면이 있어 주로 프로바이오틱스 등의 건기식을 이용하거나 기타 유익 미생물을 직접 섭취하는 방법을 채택할 수 있다.
식습관 및 생애주기에 따라 달라지는 장내 마이크로바이옴은 위장관에서 발생하는 면역 반응뿐만 아니라 뇌, 간, 폐 등의 장기에서 발생하는 질환에도 밀접한 영향을 주고 받는다.4) 이로인해 최근 학계에서는 ‘장-뇌 축(gut-brain axis)’, ‘장-간 축(gut-liber axis)’, ‘장-폐 축(gut-lug axis)’이라는 용어로 장과 타 장기간의 상호작용을 활발히 연구하는 추세다.5) 또한, 일반인에게도 ‘건강한 마이크로바이옴=건강한 신체’라는 인식이 급격히 확산 중이며, 건강기능식품 시장에는 프로바이오틱스를 포함해 마이크로바이옴과 관련된 새로운 소비 트렌드가 생겨나고 있다. 기성 유산균 제품들이 프로바이오틱스만을 단독 섭취하거나 프로바이오틱스의 먹이가 되는 프리바이오틱스(Prebiotics)를 포함한 혼합제로 출시되었다면, 최근에는 장내 생태계의 복잡성을 고려해 효모(Yeast) 등 다양한 유익 미생물을 복합 구성한 신제품들을 선보이고 있다. 글로벌 마이크로바이옴 시장은 2019년 811억 달러에서 2023년까지 연평균 6% 성장하여 1,086억 달러 규모로 확대될 전망이다. 이에 더해 생균 치료제 등 새로운 바이오 기술에도 이목이 집중되며 기대 이상의 성장이 예상된다. 이러한 장내 마이크로바이옴을 개선하기 위한 잠재적 방법으로는 크게 식품 및 건강기능식품의 섭취 또는 ‘대변 이식’ 방법을 생각할 수 있다. 대변 이식은 그 효과는 좋으나 일반인들이 건강 증진을 위해 시행하기에 다소 부담스러운 면이 있어 주로 프로바이오틱스 등의 건기식을 이용하거나 기타 유익 미생물을 직접 섭취하는 방법을 채택할 수 있다.
SCI급 논문 – 기술적 가치가 높은 논문
최근 프로바이오틱스 제품들 가운데‘국제 SCI급 저널 게재’ 문구가 눈에 띄곤 한다. SCI(Science Citation Index)를 한글로 풀이하면 「과학 기술 논문색인지수」라고 해석되며 하나의 논문이 아니라 기술적 가치가 높다고 평가된 저널(해외)을 말한다. 즉, 과학 기술 분야에서 가치가 높게 평가된 학술지에 프로바이오틱스 연구 결과가 게재될 경우 ‘SCI 논문을 보유한 프로바이오틱스’라고 표기가 가능하며, 여러 균주 가운데 SCI 논문을 보유한 원료만으로 조성될 시 ‘SCI 논문을 보유한 프로바이오틱스 멀티 포뮬러’로 명시할 수 있다. 국내 개발된 프로바이오틱스들 가운데 SCI 논문을 보유한 원료들로는 L. rhamnosus IDCC 3201, B. lactis IDCC 4301 등이 있다. L. rhamnosus IDCC 3201는 ‘모유 수유를 받은 유아의 분변에서 분리된 Lactacaseibacillus rhamnosus IDCC 3201의 항염증 및 항병원성 잠재성’이라는 SCI 논문을 게재해 해당 균주가 염증과 유해균을 억제한다는 것을 확인하였다. B. lactis IDCC 4301의 경우 ‘Bifidobacterium lactis IDCC 4301의 지질 대사 조절을 통한 고지방식이 공급 마우스 모델에서의 항비만 효과’에 대한 SCI 논문으로 체지방 감소 능력을 밝혀냈다. 이외에도 L. helveticus IDCC 3801는 인지력 개선과 관련한 논문을 SCI급 학술지에 등재되었다
1) Grice EA, Segre JA. The human microbiome: our second genome. Annu Rev Genomics Hum Genet 2012;13;151-70
2) O’Hara AM, Shanahan F. The gut flora as a forgotten organ. EMBO Rep 2006;7:688-93.
3) Van Tiburg Bernardes E. Pettersen VK, Gutierrez MW, et al., Intestinal fungi are casually implicated in microbiome asembly and immune development in mice, Nat comm, 2020;11(1):2577.
4) LEE, K. A., et al. The gut microbiome: what the oncologist ought to know. British journal of cancer , 2021, 125.9: 1197-1209. CHASSAING, Benoit; ETIENNE‐MESMIN, Lucie; GEWIRTZ, Andrew T. Microbiota‐liver axis in hepatic disease. Hepatology, 2014, 59.1: 328-339.
5) 김동현, 서정희, 마이크로바이옴 시대 – 뚱뚱한 미생물 날씬한 미생물의 비밀. 개미. 2019.
6) 김진화. 마이크로바이옴, 그리고 당뇨병. Journal of Korean Diabetes , 2022, 23.1: 7-11. / 김동현, 서정희, 마이크로바이옴 시대 – 뚱뚱한 미생물 날씬한 미생물의 비밀. 개미. 2019.
김동현, COVID19에 대한 장내 마이크로바이옴의 역할과 활용, 분자세포생물학 뉴스레터, 2022.
2) O’Hara AM, Shanahan F. The gut flora as a forgotten organ. EMBO Rep 2006;7:688-93.
3) Van Tiburg Bernardes E. Pettersen VK, Gutierrez MW, et al., Intestinal fungi are casually implicated in microbiome asembly and immune development in mice, Nat comm, 2020;11(1):2577.
4) LEE, K. A., et al. The gut microbiome: what the oncologist ought to know. British journal of cancer , 2021, 125.9: 1197-1209. CHASSAING, Benoit; ETIENNE‐MESMIN, Lucie; GEWIRTZ, Andrew T. Microbiota‐liver axis in hepatic disease. Hepatology, 2014, 59.1: 328-339.
5) 김동현, 서정희, 마이크로바이옴 시대 – 뚱뚱한 미생물 날씬한 미생물의 비밀. 개미. 2019.
6) 김진화. 마이크로바이옴, 그리고 당뇨병. Journal of Korean Diabetes , 2022, 23.1: 7-11. / 김동현, 서정희, 마이크로바이옴 시대 – 뚱뚱한 미생물 날씬한 미생물의 비밀. 개미. 2019.
김동현, COVID19에 대한 장내 마이크로바이옴의 역할과 활용, 분자세포생물학 뉴스레터, 2022.
