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제2의 게놈 ‘마이크로바이옴’ (2019-10-18)

빙글빙글 세상 이야기


마이크로바이옴은 인체 내 세컨드 게놈(Second Genome)으로 불리는 미생물, 세균, 바이러스 및 이들의 유전자를 의미하며, 유전체 분석기술의 발달에 힘입어 최근 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다. 현재 관련 시장에서는 건강기능식품이 대부분을 차지하고 있으나 향후 치료제 부문의 급격한 성장이 예상된다. 한국바이오협회에 따르면 마이크로바이옴 치료제 시장 전망은 2019년 1억 4,200만 달러에서 2024년 93억 8,750만 달러로 연평균 100% 이상 성장할 전망이다.


마이크로바이옴이란?
마이크로바이옴(microbiome)은 미생물군집(microbiota)과 유전체(genome)의 합성어로 ‘미생물군유전체’라고 할 수 있으며 인간, 동•식물, 토양, 바다, 호수, 암벽, 대기 등에 공존하는 미생물 군집과 유전체 전체를 의미한다.

인체에 존재하는 마이크로바이옴은 인체를 공유하며 살고 있지만, 그동안 건강이나 질병의 원인으로 거의 무시되어 온 상재균, 공생균, 병원균 등 모든 미생물들의 총합이다. 체중의 1∼3%에 불과하지만, 영양분 흡수, 약물대사 조절, 면역작용, 뇌/행동 발달 등 인체에 매우 중요한 역할을 담당하고 있다.

마이크로바이옴의 95% 가량은 장을 포함한 소화기관에 존재하지만, 호흡기, 생식기, 구강, 피부, 등에도 널리 분포하고 있으며, 신체 부위에 따라 서식하는 미생물의 종류와 구성이 다양하다.

인간의 몸에는 2만 2,000여 개의 유전자가 존재하는 것에 비해 미생물이 갖고 있는 유전자의 수는 인간보다 수백 배 이상이며, 모든 인간 유전체는 99.9%가 동일한 반면 마이크로바이옴은 80∼90%가 서로 다른 것으로 알려져 있다.

차세대 염기서열 분석(NGS, Next Generation Sequencing) 기술의 등장으로 이러한 마이크로바이옴에 대한 분석이 가능해졌으며, 관련 연구들이 활발히 진행 중이다. 과거에는 30억 쌍의 염기로 이루어진 인간 유전자 전체를 분석하는데 15년의 기간과 30억 달러의 비용이 들었으나, 차세대 염기서열 분석 기술의 발달로 현재는 3일의 기간과 1,000달러의 비용으로 분석이 가능해졌다.


왜 주목 받는 걸까?

마이크로바이옴에 대한 관심이 본격화된 것은 2006년 미국의 제프리고든 교수(워싱턴대)의 연구결과가 ‘네이처’에 발표되면서부터다. 이 연구의 내용은 정상체중의 쥐를 대상으로 뚱뚱한 사람의 마이크로바이옴을 주입한 쥐는 뚱뚱해지고, 마른 사람의 마이크로바이옴을 주입하면 날씬해진다는 것이다. 이후 정상 쥐에 사람 장내 마이크로바이옴을 주입한 후속 연구에서도 같은 결과를 얻음으로써 관심이 급증하기 시작했다.

최근 들어서는 인간의 건강과 질병 문제에 대한 적용가능성이 크게 확대되면서 마이크로바이옴이 크게 주목 받고 있다.


인간의 몸에 공생하는 미생물 군집과 그들의 유전체를 의미하는 휴먼 마이크로바이옴(human microbiome)은 인간의 건강에 긴밀히 연결되어 있는 것으로 밝혀지고 있으며 이를 기반으로 한 헬스케어 제품과 서비스들이 개발되고 있다. 인체 공생미생물의 종류는 주로 세균이지만 바이러스, 고균, 곰팡이 등도 존재하며 그 분포는 대장 포함 소화기관(95%)이 대부분을 차지하지만 호흡기, 생식기, 구강, 피부 등으로 다양하다. 현재 장내 미생물을 중심으로 공생 미생물과 인체 건강 및 질병 간의 다양한 연관성들이 밝혀지고 있다.


건강기능성식품이 대부분
현재 전 세계 마이크로바이옴 시장은 프로바이오틱스, 프리바이오틱스를 중심으로 한 기능성식품이 대부분을 차지하고 있다. 건강기능성 프로바이오틱스 시장이 2015년 340억 달러에서 2020년 500억 달러로 급속한 성장이 예상됨에 따라 식품뿐만 아니라 화장품, 의•제약 분야에서 연구개발 수요가 급증하고 있다.

한편 치료제 시장규모는 5,600만 달러로 점차 질병과 마이크로바이옴의 상관관계가 밝혀지고 있고 이를 기반으로 한 치료제가 개발되고 있어 향후 5년 내에 90억 달러 이상의 시장으로 성장할 전망이다.

GlobalData에 따르면 현재 개발 중에 있는 마이크로바이옴 치료제는 183개로 감염질-환, 종양, 면역질환, 피부질환, 대사질환 등 다양한 치료영역에서 개발 중이다.

국내에서는 기존 미생물 기반 바이오 기업들이 사업영역을 확장하여 진출하거나, 미생물 유전체 분석 기술을 기반으로 한 마이크로바이옴 사업을 중심으로 창업기업들이 설립되어 치료제 개발에 활발하다. 2011년부터는 연구자를 중심으로 ‘인간 마이크로바이옴 국제 컨소시엄’ 등 국제연구에도 동참하고 있는 추세다.


<참고자료: 한국바이오협회, 농림식품기술기획평가원>


두영준 기자endudwns99@naver.com

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