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한국인 건강지표로서 장내 미생물의 가능성
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승인 2017.01.02  11:24:45
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정원형
한국식품연구원
선임연구원

정원형 한국식품연구원 대사영양연구본부 선임연구원

장내 미생물 한국인 표준 세우기는 시작 단계
모바일 헬스케어 서비스로 국민 건강 증진 기대

최근 장내 미생물에 대한 관심이 폭발적으로 증가하고 있다. 네이버 데이터랩의 트렌드 분석 자료에서도 2011년 이전까지는 전무하던 장내 미생물 조회건수가 2016년 현재 전년 대비 90% 이상 증가했다.

장내 미생물은 생체 내 장관에 분포하는 미생물 군집을 일컬으며 진화과정동안 공생관계를 통해 생체의 유전체가 하지 못하는 대부분의 일을 대신 수행한다. 과거에는 주로 영양적인 측면의 공생관계가 주목을 받았으며, 장내 미생물은 생체가 소화하지 못하는 거대분자를 분해하여 흡수 가능한 형태로 전환하고 비타민 생산과 철분 흡수, 장 점막의 면역 증강 및 담즙산 대사 등 생체의 전반적인 대사과정 및 생리작용에 직접적으로 영향을 미치고 있는 것 등이 밝혀졌다.

최근에는 장내 미생물의 영양적인 측면보다 질병과 장내 미생물과의 상관성에 초점을 맞춘 연구가 활발하며, 현재까지 연구 결과에 따르면 장내 미생물은 장염, 대장암과 같은 장 내 각종 질병 외에도 아토피, 류머티즘, 비만, 당뇨 등의 면역대사 질환과 자폐증, 인지 발달, 뇌질환 등의 중추 신경계 질환까지도 깊이 연관되어 있는 것으로 보고되고 있다.

최근 연구에서는 식이와 장내 미생물 간의 상호작용이 호스트에 후성유전학적 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌다. 2016년 11월 Molecular Cell에는 장내 미생물이 호스트의 유전자에 영향을 미치는 기작을 실험적으로 증명한 논문이 게재됐다. 연구진은 장내 미생물이 호스트의 여러 장기에서 히스톤 아세틸레이션과 메틸레이션을 조절한다는 사실을 실험용 무균쥐를 이용해 밝혀냈다. 유전자는 DNA에 미리 프로그래밍된 역할을 수행하도록 되어 있지만 DNA가 감겨있는 히스톤이란 단백질의 형태에 따라 유전자가 실제로 단백질로 전사될 지 결정된다. 연구진은 탄수화물 등 다당류 분해 시 생산되는 단쇄지방산이 히스톤 단백질의 변형을 유발하여 미생물발 후성유전학적 변화가 생기는 것을 밝혔다. 또한 일명 ‘서양식’ 식이가 이러한 미생물발 변화를 막아준다고 기술했다. 이는 역으로 채식 위주의 한국식 식이가 인체에 미치는 영향이 크다는 것을 설명할 수 있는 자료로 앞으로 한국식 식이와 장내 미생물 그리고 후성유전학적 연구가 기대되는 부분이다.

위 사례에서 보듯이 장내 미생물에 대한 연구는 유전체부터 후성유전체, 메타게놈을 거치는 거대한 오믹스 정보의 결합이 필수적이며, 이를 위해서는 건강한 한국인에 대한 유전적 표준이 정립돼야 한다.

2016년 10월 Nature에는 서정선 교수팀이 주축이 된 한국인 표준 유전체에 대한 논문이 게재됐다. 차세대 시퀀싱 기술 중 가장 진보된 3세대 기술인 single-molecular real-time sequencing을 이용해 한국인만의 표준유전체를 완성했고 동양인 특이 구조적 변이와 반수체형 블록을 제시했다. 국립보건원 주도의 한국인 후성유전체 프로젝트는 현재 국제 후성유전체 컨소시엄에 주도적으로 참여하고 있어 국제 공조 하에 한국인의 후성유전학적 기준 마련이 빠른 시일 내 이루어질 것으로 전망된다.

인간 유전체 사업 이후 장내 미생물 관련 프로젝트는 국가단위의 대규모 사업으로 전 세계에서 진행되고 있으며, 2008년 시작된 유럽 주도의 MetaHIT, 미국 NIH 주도의 Human Microbiome Project는 인체 내 미생물 군집을 밝히는 글로벌 프로젝트이면서 장내 미생물 분석의 기준을 마련하는 작업이 이루어졌다. 현재는 국가단위의 집단별 장내 미생물 군집 연구가 활발히 이루어지고 있어 2016년 4월 Science에 게재된 연구에서는 총 3948명(벨기에 1106명, 네덜란드 1135명, 그 외 1707명)에 대해 집단 단위의 장내 미생물을 분석했다. 그 결과 건강관련 진단 및 질의에 상응하는 집단별 미생물 군집의 분포는 국가 간 92%의 상관성이 있음을 보였다. 지표 중 분변 지표가 미생물 군집과 가장 높은 상관관계를 보인 반면 장내 미생물에 미치는 영향이 가장 큰 지표는 투약 여부였다. 또한 전체 미생물 군집을 분석하기 위해서는 현재보다 약 10배가량의 샘플이 더 필요함도 지적했다.

장내 미생물 분야에서 한국인의 표준을 세우기 위한 노력은 유전체 분야의 진행 정도에 비해 아직 시작단계이다. 국내에서 정상인의 장내 미생물 수집은 주로 질병 관련 연구의 대조군으로서 이루어지고 있는 실정으로 질병 진단에 활용하기 위한 한국인 표준 장내 미생물 분포를 정의하기 위해서는 만 명 수준의 정상인에 대한 장내 미생물 샘플과 건강 관련 정보가 필요하다. 한국인의 표준 장내 미생물 정보가 수집된 후에는 질환별 장내 미생물의 특성 구명으로 질환별 진단 바이오마커 개발과 질환 대응 장내 미생물 조절 및 장내 미생물 타입별 생활 가이드라인 등의 솔루션이 개발될 수 있을 것이며, 나아가 원격의료 분야 및 개인 의료정보와 연계한 모바일 헬스케어 서비스를 통해 국민 건강 증진에 이바지할 수 있을 것으로 전망한다.

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