국내 연구팀이 프로바이오틱스 미생물 신약 후보 가능성을 제시했다.

기초과학연구원(IBS) 면역 미생물 공생 연구단 임신혁 교수 연구팀은 새로운 면역 치료제인 미생물 신약의 후보로 프로바이오틱스를 제안했다. 이번 연구 성과는 사이언스 이뮤놀로지에 지난 20일 새벽 3시 온라인에 공개됐다. 사이언스 이뮤놀로지는 이번 연구 성과를 주목할 만한 논문으로 선정했으며 내달 중엔 전 세계 전문가들과 미생물을 신약으로 개발할 가능성에 대한 공개 토론을 페이스북으로 생중계한다. 이번 연구로 단순한 건강식품의 범주에 포함되던 프로바이오틱스가 다양한 염증성 질환이나 알레르기 질환의 치료제로 개발될 지 기대를 모은다.

인체의 모든 질환은 불균형한 면역반응에서 기인한다. 최근 장내 균총의 다양성과 균형이 건강한 면역의 지표가 되면서 미생물을 활용한 신약이 새로운 치료법으로 각광받고 있다. 이에 이로운 장내 균총 형성에 도움을 준다고 알려진 프로바이오틱스의 효능과 기능도 큰 주목을 받고 있지만 어느 미생물이 어떤 질환에 효과가 있는지, 체내에서 어떻게 작동하는지 등은 상당 부분 난제로 남아 있다.

연구팀은 모유 수유를 한 어린 아이들이 아토피 피부염 등 면역 과민 질환에 덜 걸린다는 사실에서 이로운 프로바이오틱스와 면역 질환 치료제의 연결고리를 찾았다. 장내 이로운 균총을 만드는 프로바이오틱스 중 면역을 제어할 수 있는 균만 골라낼 수 있는 분석 시스템을 개발하고 프로바이오틱스를 투여했을 때 일어날 수 있는 장내 환경을 모사하는 시스템을 연구에 활용했다. 이를 통해 면역반응을 원하는 방향으로 재설계할 수 있는 비피더스 PRI1균을 발견했다.

먼저 연구팀은 면역 지표물질을 발현하는 생쥐에서 장 유래 면역 세포들을 분리해 후보 균들을 뽑아 1차 군을 만들었다. 그 중 면역반응을 조절하는 T세포의 분화와 증식을 유도할 수 있는 특정 균들만 뽑아 2차 군을 구성했다. 이렇게 만들어진 후보 미생물들은 200여 종. 연구진은 어린아이 분변에서 가장 많이 발견되는 비피더스균 PRI1만을 선택적으로 분리해 연구에 돌입했다.
이후 비피더스균 PRI1만의 면역반응을 살펴보기 위해 체내에 세균이 전혀 존재하지 않는 무균 생쥐로 실험을 진행했다. 비피더스 PRI1균에 의해 면역 세포의 분화와 발달이 조절되는지 분석한 결과, 비피더스 PRI1균이 소장 및 대장에서 면역조절 T세포인 Foxp3의 분화와 증식을 유도한다는 사실을 확인했다. 비피더스 PRI1균의 치료 효과도 검증했다. 비퍼더스 PR11균을 투여한 실험쥐는 대조군에 비해 3주 만에 소장과 대장에서 면역을 조절하는 면역억제 T세포가 크게 증식하고 장 표면의 염증이 줄어들었다.

나아가 연구팀은 이탈리아 나폴리대학 연구팀과 함께 비피더스 PRI1균의 세포 표면 다당체(CSGG)가 면역을 활성화시키는 물질임을 증명하고 화학구조를 밝히는 데 성공했다. 세포 표면 다당체의 면역반응 조절 기작도 규명했다. 흥미롭게도 세포 표면 다당체만 염증이 있는 실험쥐에 투여했을 때도 비피더스 PRI1균을 투여했을 때와 비슷한 항염증 효능이 나타났다.

세포 표면 다당체가 대장 상피세포를 통과하면 점막 내 수지상세포를 만난다. 이 때, 수지상세포는 세포 표면 다당체와 접촉으로 수지상세포 표면에 위치한 TLR2 수용체가 관여하면서 면역 조절 T세포의 분화와 활성을 촉진하는 조절 수지상세포로 변화한다. 조절 수지상세포가 유도한 면역 조절T세포가 세균에 의한 염증이나 음식물 알레르기 유발 면역 반응을 억제하는 것이다. 세포 표면 다당체는 수지상세포뿐만 아니라 백혈구에서도 과민 면역 억제 T세포의 분화를 유도할 수 있다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com