日모리나가 유업, 첨단 기술 이용해 인간 장내 유인균의 연령 관련 변화 확인

일본 유수 유제품 기업인 모리나가 유업이 건강한 인간의 장내 유인균(gut microbiota)이 나이에 따라 어떻게 변화하는지를 보여주는 새로운 조사 결과를 4일 발표했다. 

이 연구는 DNA 염기서열 분석이라는 새로운 기술을 활용했으며 조사대상의 연령 분포(신생아에서부터 104세까지)와 규모에서 유일한 것으로 평가받는다. 이러한 요인들은 인간 장내 세균 진화의 전형적인 패턴의 새로운 종합적인 모습을 밝혀내는 데 기여했다. 

미츠오카 박사가 1970년대에 수행한 연구조사에서는 연령에 따른 장내 유인균 종의 구성요소에서의 극적인 변화를 보여줬다. 그러나 당시는 장내 유인균 종의 약 20%~50%만이 배양기반 방법에 의해 규명됐었다. 유인균 분석 기술의 대대적인 발전에도 불구하고 아직까지 장내 유인균에 대한 대규모 분석이 실행되지 않아 이 중요한 발견에 업데이트가 되지 못하고 있다. 

인간 장내 유인균, 특히 비피더스균 연구조사에서 선두기업인 모리나가는 고베대학의 오사와 로 박사와 협력해 연구조사를 수행했다. 이들은 차세대 염기서열 분석(DNA 염기서열 분석 방법)을 이용해 신생아부터 104세가지의 건강한 일본인 367명의 장내 유인균을 분석 비교했다. 그 결과로 연령에 따른 장내 유인균의 염기서열 변화 패턴을 밝혀낼 수 있었다. 이 연구조사는 또한 다음 연구에서 종 특이성 프라이머를 갖춘 실시간 PCR로 441명의 건강한 조사 대상자로부터 얻은 대변균 샘플을 분석해 장내 비피더스균 종의 장기적인 변화를 확인할 수 있었다. 

오사와 박사는 “지난 10여년 동안 전세계에서 수행된 연구는 숙주 건강에 대한 장내 유인균의 중요한 본질을 밝혀냈지만 건강한 사람의 전형적인 장내 유인균은 밝혀내지 못했다”고 말했다. 이어 “모든 연령대의 건강한 사람의 장내 유인균의 엄청난 수를 분석함으로써 우리의 결과는 각 생애 단계에서 건강한 장내 유인균 구성요인을 규명하기 위한 미래 연구를 가능하게 했다”고 밝혔다. 

장내 유인균 구성요인의 연령 관련 변화 

그림 2는 유아부터 100세까지 장내 유인균의 염기서열 변화를 보여준다. 세균종(phyla)이 증가할수록 유아에서 두드러진 세균인 비피더스균을 포함해 방선균(Actinobacteria) 세균문(phylum)이 젖을 뗀 이후 급격히 줄어들기 시작해 60살 이후까지도 감소한다. 이는 또한 유아와 노인에게서 대장균 같은 프로테오박테리아(Proteobacteria) 세균문이 두드러지게 많다는 것을 보여준다. 

유아와 성인, 노인 사이에 장내 유인균 차이 커 

비슷한 장내 유인균 구성의 조사대상을 그룹으로 묶었을 때 넓은 연령대에 따라 특별한 그룹이 형성됐다(그림 3). 이는 장내 유인균의 연령 관련 차이가 개인 차보다 더 크다는 것을 보여준다. 그러나 일부 성인 조사 대상자는 ‘노인 1’ 그룹으로 분리했는데 이들이 자신의 연령에 전형적인 장내 유인균을 보유하고 있지 않았기 때문이다. 이는 일부 조사 대상자의 경우 장내 유인균의 연령이 생활연령보다 더 많다는 것을 보여준다. 

비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum), 88.1%의 가장 높은 감소율 보여 

0세부터 104세까지 441명의 건강한 일본인 장내 미생물상에서 비피더스균 종 비율의 변화도 조사됐다. 비피도박테리움 롱검은 유아부터 100세까지의 대부분 사람에게서 폭넓게 발견됐다. 발견율은 88.1%로서 조사된 모든 종 중에서 가장 높게 나타나 비피도박테리움 롱검이 인간 건강에 중요함을 알 수 있었다. 그 결과에 따르면 비피도박테리움 브레브(B. breve)는 3세 이하 어린이에게서 가장 많이 나타났으며 비피도박테리움 카테눌라툼(B. catenulatum)과 비피도박테리움 아돌레센티스(B. adolescentis)는 젖을 뗀 이후 많아졌다. 

모리나가 차세대과학연구소의 총괄매니저 진중 샤오 박사는 비피도박테리움 롱검이 유인균 종 중에 가장 다양하다고 지적했다. 이어 “비피도박테리움 롱검은 식물 추출 및 인간 젓 올리고당 추출 설탕을 발효하기에 유전적으로 적합한 것으로 밝혀졌다”며 “이런 특성은 비피도박테리움 롱검이 왜 모든 연령대에 가장 넓게 퍼져있는 종인지에 대한 해명이 된다”고 덧붙였다. 

인간 장내 유인균의 종으로 간주되지 않는 비피도박테리움 아니말리스 락티스(B. animalis ssp. lactis)도 조사 대상자 가운데 11.4%에서 발견됐지만 이는 젖을 뗀 이후부터 80세 이하까지로 한정됐다. 샤오 박사는 “비피도박테리움 아니말리스 락티스가 인간 장내 환경에서 다양한 탄소 자원을 이용하기에 적합하지 않다고 생각되지만 유제품의 프로바이오틱스로서 이의 방대한 사용이 젖을 뗀 이후의 발견에 영향을 미쳤을 것”이라며 “이 연구는 비피도박테리움 아니말리스 락티스를 제외한 비피더스균의 모든 종과 뚜렷한 상관관계가 있음을 보여주며 비피도박테리움 아니말리스 락티스가 인간 장내의 공생 구성요소는 아니라는 것을 의미한다”고 덧붙였다. 

그는 “우리는 인간 장내 유인균에 관한 연구조사를 계속해 건강한 인간 발전과 수명 연장에 기여할 것이다”고 말했다.