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이번 연구를 진행한 연구진들. 오른쪽 위부터 한국식품연구원 남영도 정밀식이연구단장, 포항공대 생명과학과 김광순 교수, ㈜엔테로바이옴 이상남 연구소장/서재구 대표, 오른쪽 아래부터 한국식품연구원 송은지 연구원, ㈜엔테로바이옴 홍문기 선임연구원, 포항공대 생명과학과 윤혜진 박사과정 (사진=식품연)

인체 건강의 항상성 유지에 중요한 역할을 하는 장내미생물간의 면역기능 정보가 규명돼 관심을 모으고 있다.

한국식품연구원(이하 식품연)이 마이크로바이옴 신약 개발의 유력 후보, 아커만시아 뮤시니필라(Akkermansia muciniphila) 미생물 그룹 간의 생장조절 기전을 밝혔다.

정상인의 장내에는 아커만시아 뮤시니필라가 다수 존재하며, 면역 기능 및 인슐린 감수성 조절 등을 통해 인체 건강의 항상성 유지에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

식품연 남영도 박사 연구팀은 포항공대 김광순 교수 연구팀 및 한국식품연구원 패밀리기업인 엔테로바이옴과 공동으로 대규모 한국인 장내미생물 정보를 분석했다. 그 결과 아커만시아 뮤시니필라가 단일 종(species)으로 존재하는 것이 아니라 네 가지 서브타입(A. muciniphila clade I~IV)으로 구분되며, 대부분 개인의 장내에는 하나의 서브타입만 존재한다는 사실을 확인했다.

연구진은 이를 바탕으로 각 서브타입 간 경쟁 관계가 형성될 것으로 가정하고, 유전체 및 생리적 특성 비교, 시험관 공배양 실험, 무균 마우스를 활용한 노토바이오틱스 실험 등을 진행했다.

그 결과, 뮤신 활용성이 높은 A. muciniphila clade I(AmI)와 달리 뮤신 이용 능력이 제한적인 A. muciniphila clade II(AmII)는 졍쟁자인 AmI을 선택적으로 제거함으로써 생체의 장관에 정착할 수 있는 것으로 확인됐다.

구체적으로는 AmII가 세포외 소포체를 통해 AmI을 선택적으로 제거하는 단백질을 세포 밖으로 분비하며, 이 세포외 소포체가 AmI의 세포벽을 파괴해 제거하는 메커니즘을 확인했다. 또한 AmII의 세포외 소포체가 AmII 특이적 면역글로불린 A(IgA) 반응을 유도하여 AmII의 장내 정착을 더욱 촉진할 수 있다는 사실도 함께 밝혔다.

이라한 결과는 특정 아커만시아 그룹이 세포외 소포체를 매개로 경쟁 그룹을 직접 또는 간접적으로 억제하는 새로운 생존 전략을 제시하는 것으로, 영양성분 활용에 불리한 아커만시아 서브타입이 경쟁자를 선택적으로 제거하는 방향으로 진화했음을 시사한다.

이번 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 3월 온라인판에 게재됐으며, 해당 논문의 교신저자인 남영도 박사는 "대규모 한국인의 장내미생물 정보를 바탕으로 아커만시아 뮤시니필라 서브타입 간 경쟁관계를 규명한 이번 연구는, 각 서브타입을 표적하는 정밀식이 기술 개발에 기여할 것으로 기대된다"고 밝혔다.