“한국인 장내 미생물과 식습관 관련”…연세대 연구팀, 세계 최대 HRGM 구축

'인간 표준 장내 마이크로바이옴 유전체 지도' 구축
첫 한국인 장내 공생미생물 유전체 포함
식이섬유·해조류 다섭취 식습관과 장내 공생균 관련성 밝혀
"마이크로바이옴 기반 정밀의료 혁신 기대" 평가

인간 표준 장내 마이크로바이옴이 포함하는 총 5414균 종들의 유전체 기반 계통도. 이들 중 약 17%에 해당하는 세균 종들만이 현재까지 배양이 가능함. 나머지 83% 미생물 균종들의 유전체 지도는 모두 메타 유전체로부터 드 노보 어셈블리(de novo assembly) 과정을 통해 해독됐다. /제공= 연세대 이인석 교수

연세대학교 이인석 생명과학부 교수 연구팀이 ‘인간 표준 장내 마이크로바이옴 유전체 지도’(HRGM, Human Reference Gut Microbiome)를 구축했다. 특히 한국인의 장내 공생미생물 유전체가 포함된 것은 이번이 처음이다.

27일 연세대에 따르면 이인석 교수 연구팀은 인간의 장내에서 공생하는 총 5414종 세균들의 23만개 이상 유전체, 1억개 이상 미생물 단백질, 2억7000개 이상 단일염기서열변이(SNP)의 서열과 위치정보를 제공하는 HRGM을 구축해 발표했다.

인간의 몸에는 체세포수보다 더 많은 수의 세균이 공생하고 있다. 이 미생물 군집이 보유한 유전체(Genome) 전체를 마이크로바이옴이라고 부르는데 최근 마이크로바이옴이 다양한 질병과 연관성을 갖고 있다는 연구결과가 속속 나오고 있다.

특히 신체 모든 미생물들 중 장내 공생 세균들은 인간의 면역세포들과 긴밀하게 상호작용해 비만, 염증성 잘 질환(IBD), 대장암, 류머티즘관절염, 지방간, 당뇨 등 다양한 면역·대사질환에 영향을 준다.

이에 따라 장내 공생 세균들의 조절을 마이크로바이옴 의학을 실현하기 위해서는 유전정보 해독을 통해 표준 마이크로바이옴 유전체 지도의 구축을 먼저 해야 한다.

이번 유전체 지도는 처음으로 한국인의 장내 세균들이 포함된 세계 최대 규모 HRGM이라는 점에서 의미가 있다고 연세대는 설명했다. 구축한 유전체 지도에는 연세대의료원 김해련·용동은 교수 연구팀이 참여해 수집한 한국인 90명의 장내 공생 세균 유전체들이 포함됐다.

특히 일본과 인도 거주인 등을 포함해 총 845명의 분변에서 약 3만개 미생물 유전체를 추가해 한국과 일본, 인도 거주인들에 대한 장내 마이크로바이옴 분석을 위한 유전체 지도를 제공했다.

이 과정에서 한국, 일본, 인도 거주인들에 특이한 장내 공생균들이 존재하고, 식이섬유와 해조류를 많이 섭취하는 해당 국가의 식생활과 이들이 관련 있다는 점을 밝혀냈다.

나아가 장내 세균들이 자가면역질환 항원 단백질과 유사 서열 정보를 상대적으로 많이 보유하고 있어 비만과 염증성 장 질환과 보다 깊이 관련돼 있다는 점을 보여주면서 마이크로바이옴과 질환의 상호작용 기전을 이해하도록 해줬다는 평가를 받는다.

이 교수는 “이번에 구축된 HRGM은 앞으로 개인별 장내 마이크로바이옴의 고해상도 분석을 가능하도록 해 마이크로바이옴 기반 정밀의료에 혁신을 가져다 줄 수 있을 것으로 기대한다”면서 “개인 유전체 분석과 마찬가지로 단일염기서열변이(SNP) 분석을 장내 마이크로바이옴에도 적용해 정밀의료기술의 새 패러다임을 제시할 것”이라고 평가했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업, 포스트게놈다부처유전체사업, 바이오의료기술개발사업 지원으로 수행됐다. 또 지난 27일 유전체 의학 분야 국제 권위지인 ‘게놈 메디신(Genome Medicine)에 게재됐다.