바이오인

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 17-82

지구 마이크로바이옴 프로젝트 연구성과 발표

◇ 2010년 시작한 국제협력 컨소시엄인 ‘지구 마이크로바이옴 프로젝트(Earth Microbiome Project)‘는 약 30만종의 미생물에 개별 바코드를 부여하고 이를 데이터베이스로 만들었다고 관련 연구결과는 네이처에 발표
    ▸주요 출처 : Nature, A communal catalogue reveals Earth’s multiscale microbial diversity, 2011.11.1.; 서울경제, 지구상 30만종 미생물에 ‘주민등록증’ 발급, 2017.11.2

■ 지구 상의 다양한 마이크로바이옴 규명을 목표로 한 ‵지구 마이크로바이옴 프로젝트(Earth Microbiome Project, EMP)′ 연구결과 발표

○ 43개국, 160개 연구소, 500명 이상의 연구원이 참가한 국제 컨소시엄인  '지구 마이크로바이옴 프로젝트(Earth Microbiome Project, EMP)'는 약 30만종의 미생물에 각각 바코드를 부여하고, 이를 데이터베이스화 함
  - '지구 마이크로바이옴 프로젝트'는 우리가 살아가고 있는 지구 상의 다양한 마이크로바이옴(Microbiome)* 규명에 목표를 둔 대규모 국제협력 컨소시엄으로 2010년에 착수
    * 마이크로바이옴(Microbiome)은 Microbe(미생물)+Biom(바이옴, 생물군계)의 합성어로 미생물 생태계를 의미하며, 미생물들과 미생물 유전정보 전체(유전체)를 말함

 <지구 마이크로바이옴 프로젝트(Earth Microbiome Project) 현황>

 - 다양한 서식환경에 따른 인체 및 환경에 존재하는 마이크로바이옴 정보 및 약 2만 7,751개의 시료가 확보된 전례없는 대규모로 진행

   ※ 연구결과는 국제학술지인 네이처(Nature)지에 “A communal catalogue reveals Earth’s multi-scale microbial diversity”라는 제목으로 발표(2017.11.1.)

■ 연구성과의 의의

 ○ 체내 미생물이 알레르기, 대사・면역질환, 뇌질환 등의 다양한 질병에 영향을 미친다는 것이 규명되면서 마이크로바이옴은 ‘제2의 장기’ 또는 ‘제2의 게놈’으로 평가되며 중요성이 부각
  - 그러나 그간 연구자마다 다양한 프로토콜 및 생물정보학 분석이 사용되어 각 연구 간의 비교는 어려운 상황

 ○ 이런 한계를 극복하고자 롭 나이트(Rob Knight) 미국 샌디에이고 캘리포니아대 교수, 잭 길버트(Jack A. Gilbert) 시카고대 교수 등은 실험기법을 표준화해 연구를 진행할 연구진을 모았으며, 이런 노력으로 지난 2010년 지구 마이크로바이옴 프로젝트가 발족
  - 연구진은 박테리아, 고세균에 특이적인 유전자 지표인 16S rRNA* 염기서열 분석으로 다양한 환경과 지리, 화학적 특성에 따른 미생물의 다양성을 분석
   ※ 이 과정에서 미생물이 들어있는 시료를 보관하는 조건부터 동일하게 진행. 다양한 환경에서 수집한 2만 7,751개의 시료는 분석 전까지 모두 영하 80℃에 보관. 또한 염기서열을 읽어내는 실험・정리 방법 역시 표준화 
    * 16S rRNA(16S ribosomal RNA) 염기서열이 미생물마다 달라 다양한 종류의 미생물을 식별할 수 있는 일종의 바코드 역할
  - 연구결과, 약 30 만개의 고유한 미생물 16S rRNA 서열을 확인했으며,  이 중 90% 정도가 기존 데이터베이스와 정확히 일치하지 않음을 발견

 ○ 본 프로젝트의 주관자인 길버트 교수는 “알려진 모든 박테리아 염기서열의 절반 정도가 재검토되었으며, 이 정보를 통해 지구의 미생물 분포 패턴이 드러나고 있다”고 말함
  - 본 연구로 제작된 데이터베이스는 응용 가능성이 매우 높으며, 미생물군이나 미생물의 종류와 상대적인 양을 알면 미생물 유래 환경을 90% 이상 식별이 가능하다고 발표
   ※ 국내에서는 세종대 신학동 교수 연구팀이 본 프로젝트에 참여

 ○ 지구 마이크로바이옴 프로젝트는 표준화된 실험기법을 적용했다는 것과 지구 곳곳에 서식하는 미생물에 대한 최초의 참고 데이터베이스(reference database)를 생성했다는 것에 의의

■ 마이크로바이옴과 질병과의 연관성이 밝혀지면서, 미국 등 주요국을 비롯하여 화이자, J&J 등 다국적 제약사들의 투자 활발

 ○ 인체 마이크로바이옴의 중요성이 인식되어 2008년 미국, 유럽을 중심으로 대형 국제 프로젝트가 시작되었으며, 현재 국내외 많은 연구팀들이 인체 마이크로바이옴과 질병에 관련된 다양한 연구를 수행
  - 미 NIH 주관으로 인체 마이오크로바이옴 프로젝트(Human Microbiome Project) 착수, 유럽 국가들을 중심으로 구성된 국제 컨소시움인 인간 장내 메타게놈 (Metagenomics of the Human Intestinal Tract, MetaHIT) 프로젝트 시작
  - 캐나다는 Canadian Microbiome Initiative(CMI) 추진(2009년), 중국은 Chinese Microbiome Project 추진을 계획하는 등 각국의 관심 고조
   ※ 인체 마이크로바이옴은 인간의 몸 안팎에서 서식하고 있는 미생물들과 유전정보 전체를 말하는 것으로, 신체 다양한 부위에 따라 해당 부위에 서식하는 미생물들의 종류가 달라지고 그에 따라 다른 특성을 지님

 ○ 미국 오바마 정부는 임기 마지막 과학 프로젝트로 국가 마이크로바이옴 이니셔티브(National Microbiome Initiative, NMI) 추진을 발표(2016.5)
  - NMI는 다양한 생태계 내에 존재하는 미생물군을 대상으로 미생물의 유전지도의 완성과 함께 미생물의 활동 및 인체에 미치는 영향을 연구
   ※ 향후 2년 동안 연방정부 및 기관으로부터 1억 2,100만 달러의 예산을 지원

 ○ 다국적 제약사들은 인간과 공존하는 각종 미생물들 간의 상호작용 조절에 의학적 가능성이 주목되면서 대규모 투자 시작  
  - 화이자는 바이오기업 세컨드지놈과 대사장애환자와 대조군으로 구성된  약 900명을 대상으로 마이크로바이옴 연구 착수(2014.5)
  - 존슨앤드존슨은 얀센 휴먼 마이크로바이옴 연구소를 설립(2015)

 ○ 마이크로바이옴 관련 연구는 질병 예측, 치료제 및 건강기능식품 개발로 이어져 관련 산업은 빠르게 성장할 전망(※ 출처 : MarketsandMarkets, 2017.3)
  - 전세계 인간 마이크로바이옴 시장은 2022년 5억달러에 달하고, 향후 2025년까지 연평균 21.1%의 높은 성장으로 2025년에는 9억달러 전망

...................(계속)

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