이선재(왼쪽부터) GIST 교수, 사이드 소에이 영국 킹스칼리지런던 교수, 마타아스 우헨 스웨덴왕립공대 교수, 듀스코 에리치 프랑스 국립농업식품환경연구소 교수 [GIST 제공]

마이크로바이옴, 즉 장내 미생물은 우리 몸의 면역 시스템을 조절하는 데 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 대장 질환뿐만 아니라 비만, 대사성 질환, 심혈관 질환, 암 치료에도 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 발표되면서 마이크로바이옴에 대한 관심이 크게 증가하고 있다.

광주과학기술원(GIST)은 이선재 생명과학부 교수 연구팀이 영국 킹스칼리지런던, 스웨덴왕립공대, 프랑스 국립농업식품환경연구소(INRAE) 공동 연구팀과 함께 인체 질병 마이크로바이옴 지도를 세계 최초로 공개했다고 22일 밝혔다.

인간 장내 미생물군집은 인간의 장에 서식하는 다양한 박테리아, 바이러스, 곰팡이, 기타 미생물을 말하며, 신체가 소화 같은 주요 기능을 수행하도록 돕는다. 최근 연구에 따르면 장내 미생물군집 구성의 변화와 우울증, 알츠하이머, 제2형 당뇨병과 같은 질병의 발병 사이에 강한 연관성이 있는 것으로 나타났다.

장내 미생물군집과 질병과 연관성은 연구자에게 점점 더 많은 관심이 되고 있지만 건강한 장내 미생물군집을 구성하는 데 어려움이 있었으며, 다양한 지역과 질병에 걸친 연구는 거의 없었다.

연구팀은 기존에 공개된 전 세계 19개국 장내 마이크로바이옴 빅데이터를 분석해 당뇨병, 염증성 장질환, 우울증 등 23개의 질병에 연관된 장내 마이크로바이옴의 특징을 규명했다.

연구팀은 북미·유럽·남아시아·동아시아 전역에서 6014개의 인간 장내 샷건 메타지놈 데이터(장내 미생물 유전체 데이터)를 심층 분석했다. 메타분석과 기계 학습 모델을 이용해 건강한 개인과 특정 질병을 가진 사람에게 어떤 박테리아가 가장 많이 나타나는지를 분류해 특정 기능을 특정 박테리아와 연결시켰다.

특히 주목할 만한 것은 질병 환자의 장내 마이크로바이옴에 유해균인 푸소박테륨·클로스트리듐·연쇄상구균 균주가 증가하고, 장내 유익균인 라크노스시라피에에 속하는 단쇄지방산 생성균주가 감소하는 것을 발견했다는 것이다.

연구팀은 또 클로스트리듐 균주 증가 등 해당 질병의 마이크로바이옴 특징이 서구화된 나라의 정상인에게도 연관되어 있음을 확인했다. 특히 서구화된 마이크로바이옴의 경우 장내 염증을 촉진하는 박테리아와 항생제 내성 균주가 지속적으로 증가하는 것도 규명했다 .

이 교수는 “이번 연구 결과를 통해서 그동안 소규모로 수행된 연구의 한계로 인해 제대로 규명되지 못했던 인체 질병 마이크로바이옴의 실체를 더욱 선명하게 밝힐 수 있게 됐다”고 말했다.

이번 연구 결과는 유전체 분야 국제 학술지 ‘지놈 리서치’에 지난 7월 23일자로 게재됐다. 구본혁 기자