인체 마이크로바이옴 기반 치료제의 미래

우리 몸에는 100조가 넘는 미생물이 살고 있으며 대부분 대장과 소장에 분포한다. 매년 500여 종 이상의 새로운 미생물이 발견되고 있으며, 인종과 문화에 따라 장내 미생물의 분포와 종류 또한 다양하다.

몇 년 전부터 인체 미생물은 제2의 유전자로 칭할 만큼 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 이 미생물이 알레르기, 아토피, 비염 등 각종 면역질환이나 비만과 같은 대사질환에도 관련이 있다는 연구 결과들이 쏟아져 나오고 있다.

최근 미국의 한 대학교 연구팀은 장내 미생물군이 약을 어떻게 대사 시키는지를 평가했다. 한 연구 대상자의 전체 소화관 안에 서식하는 미생물군이 수십 가지의 약물에 미치는 영향을 조사했으며, 그 결과 미생물군이 약을 비활성화 시켜 효과를 낮추거나 독성을 일으키는 가능성을 포함한 57가지의 사례를 확인했다. 한 가지 약물에 어떤 사람은 영향을 받지 않고, 또 다른 사람은 반응하는 이러한 현상이 개인이 보유한 미생물군에 의해 좌우된다는 것이다. 이는 장에 서식하는 미생물 단일 종에 대한 연구와는 차이가 있다. 미생물의 수가 얼마나 있는지, 어떤 종류의 미생물로 구성되어 있는지는 개인마다 다르므로 미생물 단일 종에 대한 연구로는 개인 간의 차이를 비교할 수 없기 때문이다.

연구팀은 사람마다 다른 장내 미생물군을 파악하기 위해 익명의 공여자 21명의 분변을 이용해 미생물군을 배양 후 분석했다. 추가로 미국 FDA 승인을 받은 약물 575개를 선별해 이 미생물군이 해당 약물들을 어떻게 대사시키는 지 추적 관찰했다. 실험 결과 21명의 공여자들은 각각 고유한 장내 미생물군을 가졌으며 개인마다 약물 반응 후 나오는 대사체가 다른 것으로 나타났다. 이 결과는 쥐 실험 모델에서도 재현됨을 보여줬다.

연구팀은 본 연구 결과를 통해 장내 미생물이 환자 맞춤 치료용 신약 개발에 도움을 줄 수 있다고 전망했다.

대부분의 인체 미생물이 서식하는 대장과 소장은 복용약이 흡수되는 주요 영역이다. 따라서 장내 미생물들이 약을 어떻게 대사 시키는지에 따라 약의 효과와 부작용을 알 수 있다면, 단순히 프로바이오틱스 개념을 뛰어넘어 맞춤 치료제를 개발하는데 유용할 것으로 예상된다.

Resources:
Bahar Javdan, et al. Personalized Mapping of Drug Metabolism by the Human Gut Microbiome. Cell. 2020.

(https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32526207/)