인간의 미생물군집(microbiome)에 대한 새로운 연구결과 인간의 장, 피부, 입 및 질의 미생물군집에서 그동안 알려지지 않는 수 백 만 개의 새로운 유전자가 발견됨으로써 인간의 건강과 질병에서 미생물이 차지하는 역할에 대한 새로운 통찰력을 제공하게 됐다.

미국 메릴랜드의과대학(University of Maryland School of Medicine UM SOM)을 비롯해서 하버드 대학, MIT, 캘리포니아 샌디에이고 대학 과학자들은 인간 미생물군집에 대한 2번째 연구결과를 20일 네이처 논문을 통해 발표했다.

이번 연구는 지금까지 진행된 미생물군집에 대한 가장 큰 연구였다.

이번 결과는 과학자들이 얻을 수 있는 정보의 양을 엄청나게 늘려주는 것이다. 이번 발표는 인간 미생물군집이 시간이 지나면서 어떻게 변화하는지에 대한 새로운 통찰력을 제공하는 것이며, 각 개인의 독특한 미생물 차이를 좀 더 잘 이해하도록 할 것이라고 연구팀은 밝혔다.

발견한 미생물 샘플 숫자 3배로 늘어

UM SOM 게놈과학연구소(Institute for Genome Sciences IGS) 부소장이면서 공중보건 및 역학 전문가인 오웬 화이트(Owen White)교수는 “새로운 데이터는 각 개인의 미생물군집을 이루는 미생물 유기체에 의해 생성된 개인적 특성에 대한 과학적 이해를 엄청나게 확대하는 것”이라고 말했다.

화이트 교수는 “미생물군집과 그 역할에 대해서 더 알면, 우리는 미생물군집을 통제하면서 건강을 향상시킬 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 인체 미생물을 파악하고, 미생물과 건강 및 질병과의 관계를 탐구하는 동시에, 미생물 분석 도구를 개발하기 위해 2008년에 출범한 국립보건연구소(NIH)의 ‘휴먼 마이크로바이옴 프로젝트’(Human Microbiome Project HMP)의 하나로 수행된 것이다.

인간의 미생물군집은 면역시스템의 건강과 암이나 크론 질병 같은 고질병의 민감성을 포함한 인간건강의 다양한 모습과 연결돼 있다.

이 연구는 2012년 네이처에 발표한 논문의 연장선상에 있다.  과학자들은 265명으로부터 1,635개 샘플의 미생물군집을 추가로 분석함으로써, 확인된 미생물군집 샘플은 모두 2,354개로 늘었다. 이로써 샘플 숫자는 처음 발견한 것의 3배로 늘어난 것이다.

과학자들은 DNA연속분석도구를 사용해서 어떤 기관이 인체의 어느 부분에 존재하는지, 그리고 시간이 지나면서 어떻게 변화하거나 안정되게 머무는지 등을 확인하고 기능을 탐구했다.

이번 연구가 미생물군집에 대한 엄청난 내용을 보여주는 것이기는 하지만, 아직도 많은 것은 알려지지 않은 채로 남아있다. IGS의 소프트웨어엔지니어링 및 정보기술 소장인 아눕 마후카(Anup Mahurkar)는 “이 유기체 사회는 엄청나게 복잡해서, 이를 처리하는 과정에서 습득한 기술이 연구방법에 필요한  커다란 진보를 이룩했다”고 말했다. 마후카는 데이터 수처리작업을 수 개월 동안 담당했다.

이번 연구에서 발견한 내용 중 특이한 것은 장내 미생물군집이 아주 개인화되어있다는 점이다. 인간의 내부 장기에 있는 미생물을 추적해보니 사람 사이에 엄청난 변화가 있다는 것을 확인했다.

여성의 질에서도 역시 과학자들은 개인 사이에 지속적인 차이가 있음을 발견했는데 이 차이는 현재 존재하는 미생물은 물론이고, 미생물이 수행할 수 있는 생물학적 흔적 역시 다양했다.

미생물군집 분포도 ‘개인화’ 특성

입과 피부에 있는 미생물군집은 시간의 변화에 따라 더 역동적인 특징과 생물학적 활동을 보여줬지만, 비교적 덜 개인화됐다고 저자들은 논문에서 밝혔다.

앞으로 밝혀야 할 내용들은 아직도 적지 않다. 우선 이번 연구에서 발견한 미생물 유전자는 아직 분석되지 않았다. 더구나 연구자들이 미생물군집 배합에서 측정한 변수들은 지금까지 알려진 요소들에 의해 해석되지 않는다.

휴먼 마이크로바이옴 프로젝트(HMP)는 2008년부터 1억1500만달러의 연구비로 5년 프로젝트로 인간의 미생물군집을 찾아내서 분석하기 위해 시작했다. 이 연구의 최종 목표는 미생물군집의 변화가 어떻게 인간의 건강과 질병에 연관됐는지를 밝히는 것이었다. 그러나 아직 이에 대해서는 확인되지 않고 있다.

과학적인 견지에서 보면 인체에는 인간세포 수의 10배나 많은 미생물세포가 거주하는 것으로 추정된다. 보통 성인은 10조 개의 인간세포를 가지고 있지만,  미생물군집은 대략 100조개의 박테리아 세포를 포함하는 것으로 추정된다.

그래서 인간의 진짜 주인은 사람이 아니라 미생물이라는 유머도 나왔다.