우리 몸에는 100여 조개의 미생물이 살고 있으며, 각 개인마다 고유한 특정 미생물을 가지고 있습니다. 실험을 통해 과학자들은 장내 변화를 설명하는 특정 요인, 즉 식단, 생활 조건, 운동 및 모계를 정확히 찾아냈습니다.
캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스의 과학자들은 장내 마이크로바이옴의 구성에 영향을 미치는 또 다른 요인인 시간을 발견했습니다. 사실, 과학자들은 하루 중 시간이 매우 중요한 요소라는 것을 발견했기 때문에 미국 국립보건원(NIH)에 연구자들이 논문에 이를 보고하도록 요구하고 있습니다.
네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)에 발표된 새로운 연구에서 과학자들은 장내 미생물 군집이 매일 크게 변화하여 아침과 저녁에 다른 장내 마이크로바이옴 생태계가 존재한다고 보고했습니다다. 즉, 아침 식사 때 채취한 대변 샘플을 분석하는 연구자는 저녁 식사 직전에 채취한 대변 샘플을 분석하는 연구자와 근본적으로 다른 결론에 도달하게 됩니다. UC 샌디에이고의 과학자들은 이러한 가변성 때문에 장내 마이크로바이옴 연구자들이 서로의 실험을 재현할 수 없었다고 제안합니다.
"설명할 수 없는 가변성과 재현성의 부족은 마이크로바이옴이 하루 종일 변화한다는 사실 때문일 수 있습니다. 우리는 샘플을 채취하는 시기가 어떤 미생물이 존재하는지, 그리고 과학자들이 연구 중인 질병에 대해 도출한 결론에 극적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견했습니다."라고 Amir Zarrinpar 수석 저자는 말했습니다.
장내 마이크로바이옴 연구에서 과학자들은 대변 샘플을 수집하여 어떤 미생물이 얼마만큼 존재하는지 알아냅니다. 그런 다음 이러한 변화를 질병 과정과 연결합니다.
이 연구를 위해 연구팀은 자신의 연구를 포함하여 이전에 발표된 연구의 컴퓨터 분석을 비교했습니다. 그들은 마이크로바이옴의 변화가 시간이 지남에 따라 너무 뚜렷해서 식단만큼이나 결과에 영향을 미친다는 것을 발견했습니다.
"우리는 쥐가 아침을 먹은 후 4시간 만에 마이크로바이옴의 거의 80%가 다르다는 것을 발견했습니다." 연구에서 도출된 결론을 분석한 Zarrinpar와 그의 팀은 결과와 결론이 연구자들이 샘플을 수집한 시기에 크게 의존한다는 것을 발견했습니다.
자린파르는 동료와 나눈 대화에서 영감을 받아 이 연구를 진행하게 되었습니다. "그는 자신의 연구실에 있는 박사 후 연구원이 다른 사람이 시작한 실험을 맡았다고 말했습니다. 박사 후 연구원은 이전 연수생의 연구 결과를 재현할 수 없었습니다. 그래서 그는 전임자의 연구에 의문을 품게 되었다"고 자린파르는 말했습니다.
"그러던 중 박사 후 연구원은 자신의 발견에서 믿을 수 없을 정도로 널리 퍼져 있는 박테리아가 늦은 시간에 나타나는 박테리아라는 것을 깨달았습니다. 그는 연구실로 돌아가 이전 수련생이 아침에 샘플을 수집하는 것을 좋아하고 자신은 집에 가기 전에 샘플을 수집하는 것을 보았습니다. 그래서 첫 번째 연수생의 연구 결과를 재현할 수 없었습니다."
이전 실험의 결과를 재현할 수 있다는 것은 발견이 현실에 대한 새로운 지식을 안정적으로 나타내는지 아니면 단순히 실험의 인공물인지를 아는 핵심 요소입니다. 마이크로바이옴 연구는 현재 재현성 위기를 겪고 있는데, 그 이유 중 하나는 이 분야의 학제간 특성, 미생물과 숙주 간의 복잡한 관계, 그리고 너무 많은 변수를 제어하기 어렵기 때문입니다.
Zarrinpar는 타이밍의 중요성에 대한 그의 팀 최신 발견이 마이크로바이옴 연구의 재현성 위기를 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다. 그는 "우리가 우리의 과학과 우리가 생각하는 효과적인 방법에 대해 서로 소통할 수 있으려면, 만약 당신이 나와 다른 결과를 얻었다면, 그것은 우리가 샘플을 수집하는 시간 때문일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다는 것을 이해해야 합니다. 지금은 알 수 없어요."
자린파르에 따르면, 일주기 생물학자와 같은 다른 분야의 과학자들도 NIH가 샘플 채취 시기를 보고해야 할 필요성에 대해 더 엄격해지도록 로비를 해왔습니다. 자린파르 박사는 이 논문의 출판을 통해 더 많은 과학자들과 그들의 연구에 자금을 지원하고 출판하는 사람들에게 타이밍의 중요성과 신진대사 연구와 같은 다른 분야에도 미칠 수 있는 영향에 대해 확신을 줄 수 있기를 바라고 있습니다.
Zarrinpar의 다음 단계는 마이크로바이옴 샘플 수집 시간 및 방법론의 일관성을 보장하는 표준화된 지침을 정립하는 것입니다. "이를 위해서는 다른 연구자, 자금 지원 기관 및 저널 편집자와의 협력을 통해 그러한 표준의 채택을 촉진할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. 그의 다음 논문은 통제하기 훨씬 더 어려운 변수인 인간에게 타이밍의 영향을 이해하는 데 초점을 맞춥니다.
이상의 기사는 2024년 7월 1일 MedicalXpress에 게재된 “New findings may fix the replicability crisis in microbiome research”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : New findings may fix the replicability crisis in microbiome research (medicalxpress.com)
* 추가정보 출처 : Time of sample collection is critical for the replicability of microbiome analyses | Nature Metabolism
저작권자 ⓒ 창조아고라, 무단 전재 및 재배포 금지