생명硏, 인간 腸 오가노이드 이용 유산균 발견
리모실락토바실러스 장 성숙·발달 효과 확인
내산성 강해 장까지 이동 용이...상업화 기대

최근 장내 미생물이 장 건강뿐만 아니라 각종 면역체계와 뇌건강에까지 영향을 미친다는 사실이 알려지면서 장내 미생물에 대한 관심이 높아지고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 처음으로 사람의 장을 흉내낸 인간 장 오가노이드를 이용해 새로운 유산균을 찾아냈다.

한국생명공학연구원 연구팀은 인간 장 오가노이드를 이용해 장 발달 촉진과 크론병, 궤양성 대장염 같은 염증성 장질환을 막아줄 수 있는 유산균을 새로 발견했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 및 의학분야 국제학술지 ‘장내 미생물’(Gut microbes)에 실렸다.

오가노이드는 폐, 간, 뇌를 비롯해 사람 장기의 복잡성과 기능성을 근접하게 모방하기 위해 만들어진 3차원(3D) 다세포 및 줄기세포 유래 미세조직이다. 최근에는 약물개발이나 새로운 치료법을 개발할 때 동물 실험 대신 오가노이드를 이용하는 경우가 많다.

출생 직후 장 성숙은 생후 2년 동안 벌어지는데 장 상피장벽과 면역체계의 확립, 미생물 군집형성과 안정화를 포함해 장의 장상적 발달과 생리기능에 중요한 역할을 한다. 장 상피 기능을 강화하기 위해서는 적절한 양으로 숙주에게 건강상 이점을 주는 살아있는 미생물인 프로바이오틱스, 포스트바이오틱스를 투여해야 한다. 그렇지만 기존 연구에서는 종양에서 유도한 세포나 생쥐 모델을 사용하기 때문에 인간의 정상적 장 상태를 모사하기 힘들고 그로 인해 프로바이오틱스 조절능력을 정확히 파악하지 못하고 있다.

연구팀은 전분화능 줄기세포를 이용해 장 오가노이드를 만들어 다양한 프로바이오틱스 균주 배양액으로 처리해 반응을 살폈다. 그 결과 리모실락토바실러스 루테리 DS0384가 장의 성숙과 발달에 특히 탁월한 효과가 있다는 것을 확인했다.

특히 다른 루테리 균주와 비교해서 루테리 DS0384에서 나오는 NCG라는 물질이 장 오가노이드 성숙과 발달에 효과가 있다는 것이다. 연구팀은 루테리 DS0384 균주와 대사산물을 아기 생쥐에게 먹여본 결과 실제로 장이 건강하게 발달하고 기능도 우수한 것으로 관찰했다.

이와 함께 루테리 DS0384는 유용한 물질을 생산할 뿐만 아니라 산성이나 담즙에도 강해 장까지 살아서 가고 장내 부착 및 정착능력이 높아 실제 유산균 개발까지 쉽게 연결될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

연구를 이끈 손미영 생명연 박사는 “이번 연구는 인간 전분화능 줄기세포로 만든 장 오가노이드가 인체 유용 미생물 발견에 활용될 수 있음을 보여주고 있다”며 “새로 발굴된 루테리 유산균이 유아의 장 발달과 염증성 장 질환을 사전에 예방할 수 있음도 확인했다”고 말했다.