비피더스균에 의한 면역 조절 기작 모식도.[제공=IBS]

- IBS 면역미생물공생연구단, 질병 치료하는 비피더스 균 작동 원리 무균 생쥐로 규명

[헤럴드경제=구본혁 기자] 기초과학연구원(IBS) 면역미생물 공생연구단 임신혁 교수(포스텍 생명과학과/융합생명공학부) 연구팀이 새로운 면역 치료제인 미생물 신약의 후보로 프로바이오틱스를 제안했다.

프로바이틱스란 장(臟)내 환경에 유익한 작용을 하는 균주를 말하며 기능성 식품의 주 원료로 사용되고 있다. 이번 연구로 단순한 건강식품의 범주에 포함되던 프로바이오틱스가 다양한 염증성 질환이나 알레르기 질환의 치료제로 개발될지 기대를 모으고 있다.

임신혁 교수 연구진은 모유 수유를 한 어린아이들이 아토피 피부염 등 면역 과민 질환에 덜 걸린다는 사실에서 이로운 프로바이오틱스와 면역 질환 치료제의 연결고리를 찾았다. 연구진은 장내 이로운 균총을 만드는 프로바이오틱스 중 면역을 제어할 수 있는 균만 골라낼 수 있는 분석 시스템을 개발하고, 프로바이오틱스를 투여했을 때 일어날 수 있는 장내 환경을 모사하는 시스템을 연구에 활용했다. 이를 통해 면역반응을 원하는 방향으로 재설계할 수 있는 비피더스 PRI1균을 발견하는데 성공했다.

먼저 연구팀은 면역 지표물질을 발현하는 생쥐에서 장 유래 면역 세포들을 분리해 후보 균들을 뽑아 1차군을 만들었다.

그 중 면역반응을 조절하는 T세포의 분화와 증식을 유도할 수 있는 특정 균들만 뽑아 2차군을 구성했다. 이렇게 만들어진 후보 미생물들은 총 200여종. 연구진은 어린아이 분변에서 가장 많이 발견되는 비피더스균 PRI1만을 선택적으로 분리해 연구에 돌입했다.

이후 비피더스균 PRI1만의 면역반응을 살펴보기 위해 체내에 세균이 전혀 존재하지 않는 무균 생쥐로 실험을 진행했다.

비피더스 PRI1균에 의해 면역 세포의 분화와 발달이 조절되는지 분석한 결과, 비피더스 PRI1균이 소장 및 대장에서 면역조절 T세포인 Foxp3의 분화와 증식을 유도한다는 사실을 확인했다. 비피더스 PRI1균의 치료 효과도 검증했다. 비퍼더스 PR11균을 투여한 실험쥐는 대조군에 비해 3주 만에 소장과 대장에서 면역을 조절하는 면역억제 T세포가 크게 증식하고 장 표면의 염증이 줄어들었다.

이번 연구는 프로바이오틱스가 꼭 살아있어야만 효능이 있을 거라 여겨졌던 기존 상식을 완전히 뒤집었다는데 큰 의의가 있다. 특정 프로바이오틱스만이 유익한 활성을 지니는 이유에 대해 과학적 근거를 제시했다는 측면에서도 매우 주목할 만하다. 또한 면역 활성 물질의 화학적 구조와 작용기작을 규명해 미생물을 이용한 마이크로바이옴 치료제 개발에 획기적인 기여를 할 것으로 기대된다.

임신혁 교수는 “이번 연구는 IBS의 전폭적인 연구비와 연구 인프라 지원이 있었기에 가능한 성과”라며 “연구단을 정리해야 하는 상황 속에서 IBS 연구팀의 인적 자원과 무균ㆍ무항원 연구 인프라 유지 방안을 강구해야 하며 향후 면역학 인프라 손실을 최소화할 수 있는 노력이 절실하다”고 강조했다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 이뮤놀로지’ 10월 20일자 온라인판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com