우리는 우리 자신의 신진대사와 면역 건강에 매우 중요한 개인 마이크로바이옴을 가지고 있다는 생각을 향해 나아가고 있습니다. 신진대사와 면역 건강도 마이크로바이옴에 큰 영향을 미치며, 이 모든 것은 서로 연결되어 있습니다. 마이크로바이옴은 사람마다 엄청나게 다릅니다.
우리 몸을 집이라고 부르는 수조 개의 박테리아(총칭하여 마이크로바이옴이라고 함)는 각 사람의 몸에 지문처럼 각각 다르게 있는 것처럼 보입니다. 이는 86명의 장, 입, 코, 피부 마이크로바이옴에 대한 상세한 연구의 한 가지 결론입니다. 6년 동안 각 개인의 마이크로바이옴에서 가장 잘 살아남은 박테리아는 전체 인구가 공유하는 박테리아가 아니라 개인에게 가장 특이적인 박테리아였습니다.
"우리의 결과는 우리 각자가 우리 몸에 특별한 개별화된 마이크로바이옴을 가지고 있다는 생각을 강조합니다"라고 Michael Snyder, Ph.D., Stanford W. Ascherman, MD, 유전학 FACS 교수 및 Stanford Center for Genomics and Personalized Medicine 소장이 말했습니다. "유전학, 식단, 면역 체계가 모두 이 생태계를 형성하고 있습니다."
스나이더가 2023년에 세상을 떠난 잭슨 연구소의 생물학자 조지 웨인스톡(George Weinstock)과 공동으로 진행한 이 새로운 연구는 미국 국립보건원(National Institute of Health)의 통합 인간 마이크로바이옴 프로젝트(Integrative Human Microbiome Project)의 일환으로, '셀 호스트 앤 미생물(Cell Host & Microbe)' 온라인판에 게재됐습니다.
이 연구는 또한 마이크로바이옴과 건강 사이에 몇 가지 상관관계가 있음을 발견했습니다. 예를 들어, 제2형 당뇨병 환자는 덜 안정적이고 덜 다양한 마이크로바이옴을 보였습니다.
"우리는 인슐린 저항성으로, 당신의 혈액에 있는 바뀐 지질, 단백질 및 다른 대사 산물이 마이크로바이옴을 위해 유효한 어떤 종류의 양분이 변화하고 이 박테리아의 성장에 영향을 미친다고 생각합니다." Xin Zhou, Ph.D.는 말했습니다.
장기 추적
과학자들은 최근 건강과 질병에서 인간 마이크로바이옴의 역할에 대한 인식을 갖게 되었습니다. 그러나 마이크로바이옴의 거대한 크기(보통 사람의 몸에 약 39조 개의 미생물이 있음)와 끊임없이 변할 수 있다는 사실은 연구를 어렵게 만듭니다. 연구자들은 하나의 이상적인 마이크로바이옴 구성이 있는지, 그리고 누군가의 미생물을 변형시키는 것이 질병을 완화할 수 있는지 여부를 결정하기 위해 고군분투해 왔습니다.
Snyder, Zhou 및 동료들은 개인의 신체에 있는 미생물이 짧은 감염 또는 만성 질환의 발병으로 어떻게 변하는지 더 잘 이해하기 위해 최대 6년 동안 사람들의 마이크로바이옴을 추적하기 시작했습니다. 연구진은 29세에서 75세 사이 86명의 대변, 피부, 입, 코에서 분기별로 마이크로바이옴 샘플을 수집했다.
참가자들이 호흡기 질환을 앓고 있거나, 백신을 맞았거나, 항생제를 복용했을 때, 5주 동안 3개에서 7개의 샘플을 추가로 채취했다. 각 마이크로바이옴 샘플은 유전자 염기서열을 분석하여 포함된 박테리아를 밝혀냈습니다.
동시에 연구진은 다양한 요인이 마이크로바이옴의 변화와 어떻게 상관관계가 있는지 연구하기 위해 참가자의 건강에 대한 수많은 임상 데이터를 수집했습니다.
연구진은 총 5,432개의 생물학적 샘플을 분석하고 118,124,374개의 측정값을 생성했습니다.
스나이더는 "이렇게 오랜 기간 동안 다양한 신체 부위의 미생물을 연구함으로써 처음으로 전체 마이크로바이옴을 하나의 유체 시스템으로 볼 수 있었다"고 말했습니다.
안정성에 집중
이전 연구에서 발견된 것을 확인한 새로운 연구는 건강한 사람들의 마이크로바이옴에서 종종 발견되는 소수의 박테리아와 감염 및 기타 질병 동안 사람들의 마이크로바이옴의 뚜렷한 변화를 밝혀냈습니다. 그러나 개별 박테리아 유형보다 훨씬 더 많은 것을 말해주는 것은 마이크로바이옴의 안정성이었습니다. 건강한 시기에 사람의 마이크로바이옴은 급격한 변화를 거의 겪지 않았습니다. 감염 중이거나 당뇨병이 발병하는 동안 마이크로바이옴을 구성하는 박테리아는 더 많이 변동했습니다.
연구자들이 수년에 걸쳐 어떤 미생물이 변할 가능성이 가장 높은지에 초점을 맞추었을 때, 그들은 개인에게 가장 특이적인 박테리아가 가장 안정적이라는 사실에 놀랐습니다.
"많은 사람들은 우리들 사이에 공유된 박테리아가 가장 중요하고 따라서 가장 안정적일 것이라고 의심할 것입니다."라고 Snyder는 말했습니다. "우리는 완전히 반대인 개인 마이크로바이옴이 가장 안정적이라는 것을 발견했습니다. 또한 다른 모든 사람의 개인 마이크로바이옴과 달리 개인 마이크로바이옴이 건강에 매우 필수적이라는 것을 시사합니다. 이는 모두 건강한 기준이 다르기 때문에 의미가 있습니다."
이 데이터는 또 다른 놀라움을 드러냈습니다. 신체의 다른 부위에 있는 마이크로바이옴은 높은 상관관계를 보였습니다. 다양한 유형의 박테리아가 존재하더라도 한 신체 부위의 마이크로바이옴이 변하면 다른 신체 부위도 이동합니다. 예를 들어, 호흡기 감염이 시작될 때 비강 박테리아가 변하면 장, 구강 및 피부 미생물도 빠르게 변하기 시작합니다. 장내 세균이 당뇨병으로 이동하면 피부, 입, 코의 세균도 이동하게 됩니다.
건강과의 연결
연구 기간 동안 채취한 혈액샘플을 바탕으로 스나이더 교수 팀은 면역 체계가 신체의 여러 부위에 있는 미생물을 연결하고 마이크로바이옴 내의 전반적인 건강을 연결하는 공통 연결 고리라고 의심합니다. 혈액 내 특정 면역 단백질의 수치는 마이크로바이옴에 따라 변화했습니다. 또한 혈액 내 지방인 지질도 마이크로바이옴 안정성의 변화와 관련이 있어 당뇨병과의 연관성을 어느 정도 설명할 수 있습니다.
연구팀은 마이크로바이옴을 형성하는 데 중요한 역할을 하는 몇 가지 환경적 요인을 정확히 지적했습니다: 예를 들어, 미생물은 계절에 따라 예측할 수 있게 변화했는데, 이는 습도와 햇빛 수준, 신선한 식품의 가용성 변화로 인한 것일 수 있습니다. 그러나 식단을 포함한 이러한 환경적 요인들은 여전히 사람들 사이의 다양성을 많이 설명하지 못했습니다.
연구진은 새로운 데이터가 모든 사람이 최적의 건강을 위해 달성하려고 노력해야 하는 황금 표준 마이크로바이옴이 있다는 가설을 접는다고 말했습니다.
"대신, 우리는 우리 자신의 신진대사와 면역 건강에 매우 중요한 개인 마이크로바이옴을 가지고 있다는 생각을 향해 나아가고 있습니다. 신진대사와 면역 건강도 마이크로바이옴에 큰 영향을 미치며, 이 모든 것은 서로 연결되어 있습니다. 마이크로바이옴은 사람마다 엄청나게 다릅니다"라고 Snyder는 말했습니다. "식단과 환경은 건강에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 우리는 여전히 여러 가지 방법으로 이를 해결해야 합니다."
이상의 기사는 2024년 3월 12일 Phys.org에 게재된 “Our bacteria are more personal than we thought, new study shows”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 추가 정보 : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1931312824000568?via%3Dihub
* 정보 출처 : https://phys.org/news/2024-03-bacteria-personal-thought.html
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