난치성 방광감염, 면역요법으로 치료할 수 있는 길 열다
마이크로바이옴에 의한 선천면역반응 조절이 병원성 세균 방어에 기여하는 기전 규명
최해웅 교수팀 연구결과, 미국국립과학원회보(PNAS) 게재


▲ 생명과학부 송창현 석사과정생(왼쪽, 공동제1저자), 최해웅 교수(오른쪽, 교신저자)

 

생명과학대학 생명과학부 최해웅 교수 연구팀은 인체 마이크로바이옴 균주가 선천면역력을 증진시켜 병원성 세균 감염을 억제하는 새로운 기전을 규명했다.

* 마이크로바이옴(microbiome) : 특정 환경에 존재하는 모든 미생물 유전체의 총합을 의미하지만, 일반적으로 인체에 서식하는 공생균 및 병원균을 통칭한다. 이러한 미생물은 주로 세균이고 대부분 소화기관에 존재하며 호흡기, 구강, 피부 및 생식기에도 널리 분포하고 있는 것으로 알려져 있다.

이번 연구 결과는 미국 국립과학원회보 (PNAS, IF:12.779)에 8월 8일자로 온라인 출판됐다.

최근 마이크로바이옴 연구가 전 세계적으로 진행되고, 다양한 종류의 공생균들이 밝혀지고 있지만, 아직 마이크로바이옴 균주가 우리 인체에 미치는 영향에 관해서는 연구가 미진한 상황이다. 이번 연구에서는 무균 환경으로 여겨졌던 인체 방광에도 락토바실러스와 같은 마이크로바이옴 균주가 서식하고 있음을 밝혔고, 기능적으로는 상피세포와 직접적인 상호작용을 통해 숙주 방어에 유익한 환경을 조성하는 것으로 규명했다(그림1). 특히, 락토바실러스 균주는 제1형 인터페론 생산을 유도하여 성숙한 상피세포 형성을 촉진하며 이는 병원성 세균 감염시 생체 방어에 탁월한 능력과 연결됨을 증명했다. 이번 연구는 마이크로바이옴 균주가 숙주 내의 면역활성화를 통해 조직 미세환경 조절에 기여하고 이러한 락토바실러스 균주를 이용해 한해 500만 명 이상이 되는 요로감염 환자의 치료물질로 활용 가능성을 제시한다.

이번 연구는 한국연구재단의 우수신진연구지원사업 및 고려대 인성신임교원정착연구비 지원으로 수행됐다.

연구 책임자인 최해웅 교수는 "이번 연구는 마이크로바이옴 균주가 숙주 내의 면역활성화를 통해 조직 미세환경 조절에 기여하고 생체 방어에 탁월한 능력과 연결됨을 과학적으로 증명한 연구"라며 "락토바실러스 균주를 이용해 한해 150만명 이상이 되는 요로감염 환자의 치료물질로 활용 가능성을 제시했다. 요로감염 중 가장 흔히 발생하는 방광감염은 항생제 사용이 필수여서 재발성 방광감염은 항생제 내성균 발생의 큰 병인으로 작용한다. 이러한 환자들에게 본 연구에서 밝힌 인체 마이크로바이옴을 사용한 면역치료 요법은 항생제 사용으로 인한 여러 문제점을 해결해줄 수 있는 해결책이 될 수 있을 것"이라고 기대했다.

[ 그 림 설 명 ]

▲ 그림1. 재발성 방광염을 앓고 있는 여성들은 방광 내에 무수히 많은 종류의 균주를 가지고 있지만, 건강한 여성들은 방광 내에 락토바실러스 균주를 주로 가지고 있다.
 

▲ 그림2. 락토바실러스 및 대사체는 세포 내에서 제1형 인터페론의 생산을 촉진하는 효과를 보인다.



 

▲ 그림3. 무균생쥐는 마이크로바이옴이 존재하지 않는 생쥐로서 선천성 면역에 의한 생체 방어에 필요한 효소가 크게 감소되어있다. 
 

▲ 그림4. 락토바실러스가 재발성 방광염을 앓고 있는 생쥐에서 처리되었을 때 방광 내 존재하는 병원성 세균을 급격히 감소시킨다.
 

▲ 그림5. 락토바실러스에 의해 향상된 제1형 인터페론의 발현은 리소좀을 성숙시키고 선천면역방어력을 높여 세균감염으로부터 방광을 보호한다.