김민정운영자
2020-07-09 개설
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마이크로바이옴으로 의학을 혁신
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https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.aaw1815
미생물 연구는 진핵 숙주 내부와 주변의 복잡한 박테리아 군집(집합적으로 "마이크로바이옴"이라고 함)의 차세대 시퀀싱으로 수세기 전의 미생물학 기술을 보완함으로써 혁명을 일으켰습니다. 미생물군집 연구는 처음에 특정 미생물 구성 특징과 인간 의학적 상태 사이의 연관성에 초점을 맞췄습니다. 이 분야는 빠르게 진화하여 별개의 미생물 컨소시엄, 이들의 집합적 기능 및 숙주 병태생리에 미치는 영향 간의 인과 관계를 해명했습니다. 미생물군집은 생물학적 과정의 조정자로서 새로운 역할을 하고 있을 뿐만 아니라 구성과 기능면에서 가소성을 가지고 있어 치료적 개입을 위한 표적을 구성합니다.
박테리아 대사산물에 의한 숙주-마이크로바이옴 조절
미생물군유전체 기반 치료법의 또 다른 전략은 박테리아를 생성하는 박테리아를 풍부하게 하거나 고갈시키려는 시도보다 박테리아 유래 대사 산물의 보충제를 사용하거나 생성을 차단하는 것입니다. 이러한 소위 "포스트바이오틱스"의 한 예는 Maslowski et al 에 의해 설명되었습니다 . 그들은 장내 미생물군집에 의한 식이섬유의 발효에 의해 생성된 단쇄 지방산 또는 외인성 투여된 지방산이 대장염 마우스 모델에서 장 염증을 약화시킬 수 있음을 보여주었습니다. 재발성 비만의 동물 모델에서 변경된 미생물군집에서 감소된 플라보노이드는 성공적인 다이어트 후 체중 증가를 과장되게 유도했습니다. 고갈된 대사 산물의 포스트바이오틱 보충은 지방세포 에너지 소비에 영향을 미침으로써 가속된 체중 회복을 완화했습니다. 유사하게, 장내 미생물군유전체가 l 을 대사한다는 사실이 밝혀졌습니다- 붉은 고기에 풍부한 화합물인 카르니틴을 동맥경화성 분자인 트리메틸아민 N-옥사이드로 전환합니다. 후속 연구에서는 이 경로에서 장내 미생물 효소를 표적으로 하는 억제제를 테스트하여 혈소판 과민반응을 퇴치하고 심근경색 및 뇌졸중과 같은 죽상혈전성 사건의 위험을 감소시켰습니다. 함께, 이러한 발견은 동물 모델에서 미생물군유전체 유래 분자를 사용한 포스트바이오틱 요법의 가능성을 강조합니다. 이러한 화합물의 의도된 효과와 표적을 벗어난 효과를 밝히고 인간에 대한 장기적인 안전성을 조사하기 위한 추가 연구가 필요합니다.
FMT에 의한 숙주-마이크로바이옴 변조
4세기로 거슬러 올라가는 인간에 대한 가장 오래된 마이크로바이옴 기반 개입 중 하나는 분변 마이크로바이옴 이식입니다. 연구에서 고통받는 환자에게 투여된 건강한 분변 미생물군집의 십이지장 내 주입을 했습니다. 감염은 항생제 반코마이신 치료에 비해 추적관찰 10주 이내에 감염 재발률을 감소시켰습니다. 그 이후로 FMT는 심장 대사 질환 및 IBD와 같은 다른 질병 상황에서 연구되었습니다. FMT의 새로운 한계 중 하나는 효능이 알려지지 않은 요인으로 인해 대변 기증자 간에 다양하다는 것입니다. 또 다른 문제는 기증자에서 수혜자에게 전염성 질병 또는 기타 미생물군집 매개 특성의 전파 위험과 관련이 있습니다.
대안적이고 보다 개인화된 접근 방식은 질병이 발병하기 전에 보관된 개인의 대변 샘플을 사용하는 자가 FMT를 포함합니다. 이러한 접근 방식은 대규모 배설물 은행 시설을 필요로 합니다. 그러나 건강해 보일 수 있는 개인의 미생물군집이 치료할 상태의 인과적 요인을 품고 있어 질병의 예기치 못한 재발을 초래할 수 있기 때문에 여전히 근본적인 위험을 수반합니다. 향후 연구에서는 일부 FMT 기증자를 다른 기증자보다 우월하게 만드는 요인을 조사하고, 이식된 미생물군집과 숙주 미생물군집 사이의 상호 작용을 해독하고, 장내 집락화를 설명해야 합니다. 새로운 기계론적 통찰력은 독특한 기능을 부여하는 맞춤형 마이크로바이옴 서명의 "설계자" 치료법의 개발을 가능하게 할 수 있습니다.
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