바이오인

인체 질병 관련 장내 마이크로바이옴의 연구동향

◈ 목차

1. 서론

2. 본론

 2.1. 간담도질환

 2.2. 대사질환

 2.3. 심혈관질환

 2.4. 혈액질환

 2.5. 비뇨기계질환

 2.6. 호흡기질환

 2.7. 피부질환

 2.8. 산부인과질환

3. 결론

4. 참고문헌

◈본문

1. 서론

 의료의 역사를 보면 경험적인 진료가 과학기술과 만나면서 발전하고 체계화되는 경우가 많은데 분변과 마이크로바이옴의 경우도 그렇다. 기원후 4세기 중국 동진 시대의 ‘신선전’의 저자인 갈홍(Ge Hong)이라는 의사가 식중독과 심한 설사를 앓고 있던 환자에게 분변액인 황룡탕(黄龙汤, yellow soup)을 입으로 먹게 해서 낫게 했다는 사례, 16세기 명나라 때의 의사로 ‘본초강목’의 저자인 이시진(Li Shizhen)이 발효된 분변액, 신선한 분변액, 마른 변, 아기 분변 등을 심한 설사, 열, 복통, 구토, 변비 등의 증상에 사용한 사례, 조선왕조실록상 1554년 중종이 57세 때 열병이 심해졌는데 내의원 제조 등이 의원 박세거와 홍침을 들여보내 증후를 진찰 후 야인건수(野人乾水)를 처방한 사례가 있다. 이렇게 오랜 기간에 걸쳐 이따금씩 시도되었던 분변이식(FMT)이 최근의 과학기술을 만나 위막성 대장염(pseudomembranous colitis)에 의한 설사 치료에 하나의 엄연한 치료법으로 정립이 되었다. 분변의 이러한 치료효과는 분변에 있는 마이크로바이옴이라는 미생물 군집에 의한 것으로 밝혀졌는데, 관련된 용어로는 생태적 관점의 microbiota, alpha-diversity, beta-diversity, keystone species와 유전체적 관점의 microbiome, operational taxonomic unit (OUT) 등이 있다. 사실 마이크로바이옴은 세균, 박테리오파지와 같은 바이러스, 효모, 고세균 등을 모두 포함하는데 지금까지 가장 많이 연구된 부분이 세균이고 가장 중심적인 역할을 수행하므로 본 원고에서 마이크로바이옴은 세균에 한정해서 기술하였다.

 인체 마이크로바이옴은 소화관, 피부, 호흡기, 생식기에 걸쳐 분포하며 약 1.5킬로그램의 중량을 가진다. 인체 마이크로바이옴의 70%는 소화관에 분포하는데 그중에서도 대장에 가장 많은 균총이 분포하고 있다. 장에 존재하는 세균은 1000여 종에 이르는데 정상 성인의 경우 이 중 200-300여 종의 세균을 가지고 있으며 이들 장내 세균은 소화관을 통해 들어온 음식물 중 사람의 소화효소에 처리되지 않는 부분을 주로 분해하여 인체에 유용한 비타민, 단쇄지방산, 호르몬, 신경전달물질, 에너지 생성을 통해 인체의 신진대사를 조절한다. 또한 장내 세균은 장면역계(GALT)를 포함한 사람의 전신면역계를 자극하여 발전시키며 염증과 면역체계의 조절자(calibrator) 역할을 수행한다. 장내 세균은 통성혐기, 편성혐기 등 여러 계열의 세균들이 서로 협조와 경쟁을 하며 하나의 숲과 같은 군집을 이루는데 외부에서 유입되는 병원균에 대한 방어 역할도 한다. 이렇듯 장과 장내 마이크로바이옴은 사람의 일생 전주기에 걸쳐 다양한 생리작용을 가지기 때문에 이 부분의 이상은 인체 여러 장기의 다양한 질환과 관련되어 있음을 예상할 수 있다. 이러한 관련성을 증명하는 데 사용되는 연구도구로는 크게 세균을 직접 배지를 이용해 실험하는 배양의존성(culture-dependent) 방법과 NGS 등과 같은 차세대염기서열분석기를 이용한 배양비의존성(cultureindependent) 방법이 있다 [1]. 또한 질환과의 관계를 규명하는 접근법은 크게 3가지로 대별할 수 있는데 1) 상관성 연구(descriptive/correlative studies) 2) 인과성 연구(mechanistic/causal studies) 3) 이식 연구(microbe-based intervention)가 있다. 일찍이 미국과 유럽에서 시작된 마이크로바이옴 연구는 전 세계적으로 확산되고 있으며 초기에 적용된 질환은 크론씨병이나 궤양성 대장염 등 염증성 장질환으로 비교적 초기에 연구되었던 이들 장질환, 신경계 질환, 감염성 질환을 제외한 질병들에 관한 최근 연구 동향을 살펴보고자 한다 (그림 1) . 참고로 영어이긴 하지만 균명이나 흔히 사용되는 용어는 원어 그대로 기술하였다.

그림 1. Gut-Organ axis. 마이크로바이옴은 장내에 상재하며 다양한 기능을 수행하며 간이나 심장 등의

장기와 단방향 또는 상방향의 커뮤니케이션을 가지고 있다.

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