마이크로바이옴이란? 주목받는 이유와 전망

마이크로바이옴이란?

주목받는 이유와 전망

안녕하세요 ∽파워해빗∽ 입니다!

 

우리의 몸에는 엄청난 수의 세균이 마이크로바이옴이라는 미생물군을 이루고 세포와 상호 작용을 하면서 살고 있습니다. 예전에는 마이크로바이옴이 주목을 받지 못했지만 많은 연구결과들이 다양한 질환 치료의 가능성을 뒷받침하면서 큰 관심을 받고 있는데요. 특히 대부분의 자가면역질환은 장내 마이크로바이옴과 깊게 연관이 되어있다고 알려져 있어 관련 질환을 가진 사람들이 기대를 품게 하는 대목입니다. 

 

더 나아가 마이크로바이옴은 제2의 게놈이며, 미래 의학의 열쇠가 될 것이라고도 일컬어지면서 최근에는 관련 시장의 투자 열기까지 보이고 있는데요. 이번 시간에는 마이크로바이옴이란 무엇이고 앞으로의 연구 및 전망에 대해 살펴보고자 합니다.

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마이크로바이옴(microbiome)이란?

마이크로바이옴은 사람의 체내에 존재하는 미생물(세균, 박테리아, 진균)의 집합입니다. 마이크로바이옴의 연구는 미생물(마이크로 바이오타, microbiota)의 유전정보(게놈, genome)를 조사하는 연구방법을 비롯하여 다양한 연구들이 최근 활발히 진행되고 있으며, 인간의 건강과 질병에 크게 관련되어 있다는 것이 밝혀지고 있습니다.

 

미생물의 구성은 개개인의 유전자, 환경, 식단의 선택 등에 따라 천차만별이기 때문에 제2의 게놈이라고도 불리는데요. 이 체내의 미생물의 구성 상태가 우리의 신체적 건강에 그치지 않고 마음과 정신상태에도 영향을 준다고 보고되고 있습니다. 

 

특히 미생물의 95%가 모여있는 장내 마이크로바이옴은 건강의 핵심이라고 할 수 있는데요. 우리의 장내에는 약 100조 개나 되는 1000여 종의 장내 세균이 서식하고 있고 그 무게는 무려 약 1 kg이나 된다고 합니다(수조개의 종이 있다는 의견도 있습니다). 이 미생물군의 구성에 따라 건강한 면역반응을 형성할 수도 몸을 질병에 취약한 상태로 만들 수도 있습니다. 이 때문에 우리가 이 세균들에게 어떤 먹이를 주느냐(즉, 우리가 무엇을 먹느냐, 어떤 환경에 사느냐)에 따라 건강에 영향을 미치게 됩니다. 

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장내 마이크로바이옴이 왜 중요한가?

 

마이크로바이옴은 병원체로부터 우리를 보호할 뿐 아니라 면역 체계를 훈련시키고 신진대사를 지시하며 뇌 발달을 돕습니다. 특히 장내 마이크로바이옴은 장내 방어벽을 생성, 조절, 유지할 뿐 아니라 뇌 호르몬의 생성에 영향을 끼쳐 면역세포의 작동방식을 조절하고 통제하는데 영향을 줍니다. 결국 모든 신체기능을 조절하는데 영향을 준다고 해도 과언이 아닌데요.

 

장내 마이크로바이옴은 유익균, 유해균, 기회주의 균 3종류로 이루어져 있다고 알려져 있습니다. 

 

유익균은 우리 몸에 서식하는 지배적인 집단(건강할 때)으로 비피더스균, 유산균 등이 여기에 속합니다. 유해균은 평소에는 위험하지는 않지만 그 세력이 많아지면 유익균을 장악하고 해를 끼치는 균으로 웰치균, 포도상구균이 대표적입니다. 마지막으로 기회주의 균은 유해균이 증가하면 유해균 쪽에 붙고, 유익균이 증가하면 유익균 쪽으로 세력을 몰아주는 균으로 보시면 됩니다.

 

유익균과 유해균은 항상 생존경쟁을 하고 있으며 건강한 사람은 유익균의 세력이 우세하지만, 유해균이 증식하여 균형이 무너지게 되면 장내 환경이 악화되어 감염, 장내의 유독가스 발생으로 인한 가스와 악취, 변비 및 설사를 유발할 수 있습니다.

 

나아가 장내 환경이 악화되어 장내 방어벽이 붕괴되면 마이크로바이옴의 유해균이 장내 신경계로 화학적 메시지를 보내면 사이토카인을 생성하는 선천성 면역계가 활성화가 됩니다. 이는 염증성 연쇄반응이 촉발되게 만들고 악성 유해균에 대한 항체를 생성하는 면역계가 가동되어 각종 면역질환을 유발하게 됩니다. 

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관련 연구와 전망

마이크로바이옴의 연구는 미국이 주도해 왔습니다. 미 국립보건원(NIH)은 2007~2016년까지 10년간 인간 마이크로바이옴 프로젝트(Human Microbiome Project)를 주도하여 마이크로바이옴이 인간의 건강에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구를 실시하였고, 이 밖에도 많은 나라의 정부와 기관의 주도하에 관련 연구가 늘어나고 있는데요.

 

그동안의 연구에 따르면, 장내 미생물의 변화에 따라 증가하는 질환 목록에는 제2형 당뇨병, 염증성 장 질환, 알츠하이머, 암이 포함됩니다. 한 연구에서는, 조사된 거의 모든 질병 상황에서 건강한 환자와 아픈 환자 사이에 다른 유형의 마이크로바이옴이 발견된다고 보고하고 있습니다. 

 

또한 최근에는 인체 내 생균 및 대사체가 면역과 대사기능에 주는 영향력이 확인되면서 제약, 식품, 화장품 업계가 마이크로바이옴을 활용한 제품 개발에 뛰어들고 있고 스타트업 회사들은 마이크로바이옴 기반 치료법을 개발하기 위해 투자자금을 활발하게 유치하는 중입니다. 또한 이러한 발전이 최대한 많은 사람들에게 혜택을 주는 치료법이 되도록 비영리단체도 생겨났습니다. 

 

미 글로벌 시장조사기관인 Markets and Markets에 따르면 인간 마이크로바이옴(human microbiome) 시장은 2025년에서 2028년까지 21.3%의 연평균 성장률로 2025년 8억 9400만 달러에서 2028년 15억 9800만 달러에 이를 것으로 전망했습니다. 

 

하지만 우려의 목소리도 있습니다. 

 

수조 종의 특정 미생물과 그들의 상호작용을 분석하는 것이 매우 어려운 작업이 될 수 있다는 것인데요. 특정 박테리아(미생물)가 서로 또는 인체와 상호작용하여 특정 질병을 유발하거나 예방하는 메커니즘은 아직 밝혀진 것이 없습니다. 장내 미생물 구성의 변화는 질병 상태와 관련이 있지만 직접적인 상관관계에 대해서는 논쟁의 여지가 있다는 것인데요. 세균 불균형과 질병의 인과관계는 주로 실험 모델의 데이터에 의존하여 개인마다 다를 수 있다는 주장입니다. 

 

또한 장내 마이크로바이옴 생태계의 큰 변동성을 고려할 때 개개인의 마이크로바이옴의 정확한 구성이 파악되기 위해서는 우리 몸에 살고 있는 미생물에서 DNA를 수집하고 분석해야 하는데 이는 임상 윤리, 공학 및 생물정보학에 대한 지식을 갖춘 학제 간 파트너십이 매우 중요해지고 시간 또한 오래 걸릴 수 있습니다. 이와 함께 마이크로바이옴 연구를 활용한 의약품의 개발 연구 또한 대부분 초기 단계이기 때문에 제품의 개발까지는 시간이 걸릴 전망입니다. 

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지금까지  마이크로바이옴의 중요성과 앞으로의 연구 관련 전망에 대해 알아보았는데요. 개인적으로는 자가면역질환을 가지고 있기 때문에 마이크로바이옴 연구가 빨리 진전을 이뤄서 다양한 질환을 치료하고 많은 사람들에게 혜택을 가져다주었으면 하는 바람입니다. 

 

감사합니다!

 

건강한 습관, 행복한 삶

∽ 파워해빗 ∽

 

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출처 및 참고자료
・ 연구 정보(네이처)
・ 시장 리서치 정보(마켓앤마켓)