질병 예방·치료의 미래, '마이크로바이옴'

한림원 토론회서 이세훈 교수, "건강 증진·질병치료 활용방법 논의 중"

최근 마이크로바이옴의 중요성과 확장성이 부각되는 가운데 정부는 지난해 말 범부처 사업을 통해 향후 10년간 약 1조원 이상을 지원하는 ‘국가 마이크로바이옴(Microbiome) 혁신전략안’을 발표해 관심을 모았다.
 
마이크로바이옴은 인체, 동ㆍ식물, 토양, 해양 등 모든 환경에 존재하는 미생물군 및 관련 유전정보의 총체를 의미한다. 최근 항생제 내성, 만성질환 및 난치성 질환, 환경오염 등 현안 해결을 위한 대안으로 크게 부각되는 분야다.
 
미국과 유럽 등 주요 국가에서는 마이크로바이옴의 성장성과 중요성을 인지해 국가 차원의 대규모 연구 프로젝트를 추진하고 지원하는 등 경쟁력 강화에 힘쓰고 있다. 우리나라도 국가 마이크로바이옴 경쟁력 확보에 뛰어든다. 과학기술정보통신부 등 국가 9개 부처를 바탕으로 약 1조 1,506억원을 오는 2023년부터 2033년까지 10년동안 투자하는 ‘국가 마이크로바이옴 이니셔티브’를 추진하는 것이다.
 
이에 한국과학기술한림원은 지난 25일 ‘거대한 생태계, 마이크로바이옴 연구의 미래’를 주제로 제194회 한림원탁토론회를 온라인으로 개최했다.
 
이날 토론회는 ▲이세훈 성균관대학교 의과대학 교수의 ‘마이크로바이옴과 질병’ ▲이주훈 서울대학교 식품ㆍ동물생명공학부 교수의 ‘식품을 통한 마이크로바이옴 응용’ ▲이성근 충북대학교 생명시스템학과 교수의 ‘환경 내 마이크로바이옴과 기후변화 대응’ 등 주제발표를 시작으로 국내 마이크로바이옴 전문가들이 참석한 가운데 토론형식으로 진행됐다.
 

▲이세훈 교수가 마이크로바이옴과 질병이란 주제로 강연을 진행하고 있다

‘마이크로바이옴과 질병’의 주제발표를 맡은 이세훈 교수는 “전 세계적으로 이루어지고 있는 연구 중 약 37%, 즉 1/3에서 약 절반 정도가 인체 마이크로바이옴에 관한 연구”라며 “그중 특히 위장간에 존재하는 장내 마이크로바이옴이 약 반을 차지하고 있다”고 설명했다.
 
현재 마이크로바이옴의 인체 질환의 예방이나 치료에 관한 것은 대중들에게도 익숙한, 어느 정도 정설화가 되어 있는 상태다.
 
이에 이 교수는 “그렇기 때문에 중요한 명제를 기반으로, 우리가 실제로 어디까지 나아갈 수 있는지, 우리가 가지고 있는 치료제에서 더 많은 부분을 어떻게 더 할 수 있는지 연구가 진행되고 있다”고 말했다.
 

▲발표자료

이 교수의 발표에 따르면 마이크로바이옴은 다양한 형태로 치료제 개발이 가능하다. 그 중 첫째로, ▲대변 장내미생물이식(FMT)으로 정상인의 대변을 환자에게 이식해줌으로써 정상인이 가지고 있는 미생물을 실제로 환자에게 이식하는 하는 개념의 치료제로 개발이 가능하다.
 
그 다음으로 ▲체내 마이크로바이옴을 변화시키기 위해 식이나 프로바이오틱스 등을 섭취해 미생물을 변화시켜 특정 건강 문제를 해결하는 방식이 있으며, ▲정확하게 필요한 유익균을 골라 선별된 유익균을 조합해 환자에게 투여하는 방식 ▲특정 유익균이 우리 몸의 인체에 적절한 부위에 도달해서 작용할 수 있게끔 유익균을 조작해 투입하는 방식 ▲기전 연구를 통해 나온 균 유래의 단백질이나 대사 물질을 활용한 물질 등 다양한 스펙트럼의 마이크로바이옴 기반 치료제가 개발되고 있다.
 
마이크로바이옴 치료제 개발에 있어 가장 어려운 부분으로 ‘인과성’을 언급한 이 교수는 “연관성은 인체에서 확인하지만, 인과성에 있어서는 대부분 동물 모델을 이용하고 있고, 실제 이러한 인과성 대한 부분도 아직까지는 어려운 문제 중 하나로 취급되고 있는 상태”라고 설명했다.
 
마이크로바이옴 치료제 개발 상황에 관해서는 “많은 사람들이 마이크로바이옴 기반으로 개발된 치료제에 대해 많이들 궁금해하는데, 아쉽지만 아직까지 마이크로바이옴 기반의 약은 없다”며 “물론 FMT(Fecal Microbiota Transplantation)이라는 대변 미생물 이식이라는 방법이 있긴 하지만, 그 방법을 제외하면 현재 마이크로바이옴의 약은 없는 상태”라고 말했다.
 
하지만 “’세레스 109’라는 약제가 세계 최초로 현재 3상 임상 시험에 성공했다”고 덧붙였다.
 
세레스 109는 일상생활을 불가능하게 만드는 CDPC 감염증 설사와 복통이란 특징을 가진 질환을 타깃으로 하는 치료제로, 이 질환에 해당하는 유익균을 잘 포장해 투여함으로써 치료하는 치료제다. 지난 2016년 2상 임상은 실패했지만 지난 2020년에 발표된 3상 임상 시험에서는 성공 결과를 발표한 바 있다.
 
이 교수는 “아직까지 FDA에서 승인을 받지 못한 이유로, FDA에서 새로운 약제로 승인 받기 위해서는 최소한 300명 이상의 안전성 데이터가 필요한데, 현재 3상에서 이루어졌던 환자의 수는 182명이기 때문”이라며 “300명의 숫자를 채워서 안전성 데이터가 확보가 되면 FDA의 승인 여부가 결정될 것으로 기대되고 있는 약제”라고 설명했다.
 
이어 “이처럼 마이크로바이옴은 연구 단계를 지나, 이제는 어떻게 건강 증진에 도움을 주고 질병 피료에 활용할 수 있는지에 대해 논의가 이루어지고 있는 상황”이라며 마이크로바이옴의 미래에 대한 큰 기대를 보였다.