미생물에 대한 패러다임이 바뀌고 있습니다 [마이크로바이옴의 개념]

옛날에는 아이를 키우는 엄마들이 단순히 아이한테 미생물이 접근한다든지 미생물이 있으면 항생제로 다 죽여야 된다고 생각하던 시대가 있었습니다. 그러나 이제는 엄마들이 아이들한테 강제로 미생물을 먹이는 시대일 정도로 미생물에 대한 패러다임이 바뀌고 있는 시대입니다. 이런 패러다임에 맞춰 미생물과 마이크로바이옴의 개념에 대해 알아보고, 마이크로바이옴이 우리 몸에서 하는 역할과 마이크로바이옴의 시대적 비전에 대해 살펴보고자 합니다. 

1. 미생물과 마이크로바이옴의 개념

미생물이란 이 지구상에 존재하는 작은 물질 전부를 말합니다. 그 수는 이미 수천 만 개가 넘게 나타났음에도 불구하고 과학자들은 아직 5%도 채 발견하지 못했다고 말할 정도로 방대한 수를 이루고 있는 작은 하나의 작은 생명체입니다.

이 미생물들이 여기 저기 모여서 하나의 사회를 이루고 있기도 한데 그 대표적인 사례가 김치입니다. 김치 안에는 수십 종의 미생물들이 서로 사회를 이루고 있습니다. 마이크로바이옴이란 여러 가지 미생물들이 모여서 하나의 사회를 이룬 것을 마이크로바이옴이라고 부릅니다.

이 마이크로바이옴이라는 것은 2000여개의 미생물들이 들어있는데 락토바실러스, 젖산균, 비피도박테리아, 프로바이오틱스 등 우리가 익숙하게 듣고 있었던 이름들이 미생물들의 총집합체입니다. 

어느 한 영국의 의학저널 논문에 따르면, 의사들은 5천 사례가 넘는 어린아이들의 처방전 기록을 봤더니 어린아이들이 어떤 이유에서든 2살 이전에 항생제를 처방받아먹은 아이들은 5살이 지난 후에 훨씬 더 비만이 될 확률이 높다는 연구결과가 있습니다. 과학자들은 이런 연구 결과를 보면서 마이크로바이옴이 우리 몸의 건강을 유지하는 데 중요하다는 사실을 깨닫게 되고, 항생제를 함부로 쓰면 안 된다는 사실도 깨닫게 되었습니다. 즉, 비만이 되는 원인은 항생제 때문이 아니라 상생제때문에 마이크로바이옴이 붕괴가 되면 살이 찌고 비만이 될 수 있다는 뜻입니다. 이런 연구결과가 나오면서 학계에는 엄청난 파장을 미치게 되었습니다. 

미생물들은 우리 몸의 장 안에 약 2kg 정도의 미생물들이 있고 이 미생물 마이크로바이옴과 관련된 질병이 이미 수천 편의 논문을 통해서 보고된 바 있습니다. 우울증, 불안증, 폐쇄성 폐질환, 비알코올성 지방간, 아토피, 심혈관계질환 등 정말 많은 질병들이 마이크로바이옴과 관련되어 있습니다.

2. 마이크로바이옴이 우리 몸에서 하는 역할

여러가지 질병과 관련되어 있는 이 마이크로바이옴은 도대체 몸속에서 어떤 일을 하는 걸까요?

이 마이크로바이옴이 하는 대표적인 일 중의 하나가 우리 몸의 면역기관 조절입니다.

우리 사람의 장은 생각보다 큰데 크기가 자기 키의 다섯 배 정도 되고 길이는 7m~9m 정도 됩니다. 사람의 장이 꼬불꼬불돼 있다 보니 그 크기를 가늠하기 어려운데 이 장을 다 펼쳐보면 테니스코트만 해진다고 합니다. 이 테니스코트만 한 장 위에 미생물들이 엄청나게 많은 양으로 존재하고 장 주변에는 우리 몸의 전체 면역세포의 70%가 모여 있습니다. 면역세포는 적이 누구고 아군이 누구인지를 알기 위해서 장 주변에 붙어있다가 장 안에 들어오는 외부의 물질들을 보면서 공격해야 하는 미생물인지 공격하면 안 되는 미생물인지를 파악하게 됩니다. 이때 마이크로바이옴이 제대로 유지가 되면 면역계가 훨씬 더 정상적으로 작동하게 됩니다. 

마이크로바이옴이 만든 아주 대표적인 물질 중 하나가 단쇄지방산입니다. 이 단쇄지방산은 놀랍게도 사람도 못 만들고 음식으로도 먹을 수 없으며 건강기능식품으로도 먹을 수 없는 물질입니다. 그런데 이 물질이 장 누수를 막아주는 아주 중요한 역할을 합니다. 장에 누수가 생기면 장 주변으로 만성 염증이 발생하면서 다양한 대사질환이 촉발된다고 알려져 있습니다.

이 마이크로바이옴이 만들어내는 단쇄지방산 중에서도 뷰티르산의 농도가 장 누수를 막아주는 역할을 하는데 이것은 우리 몸의 면역 활성에 아주 중요합니다. 이 물질은 마이크로바이옴만이 만들어내는 유일한 물질입니다.

마이크로바이옴이 하는 또 하나의 역할은 네이처 커뮤니케이션의 2013년 논문에 따르면 혈당조절에도 관여한다고 합니다.

우리가 음식을 먹고 밥을 먹으면 혈당이 올라가는데 혈액 내로 당이 쭉 들어오기 시작하는데, 식사 전에는 보통 혈당이 90 정도밖에 안되다가 밥을 먹으면 혈당이 두 시간 내에 150, 경우에 따라 200까지도 올라가게 됩니다. 이렇게 돌라간 당분들은 어디론가 가야 되는데 이 당분이 어디로 가느냐가 중요해집니다. 가장 좋은 방법은 근육이나 간으로 가서 글리코겐으로 만들어 놓으면 근육도 증강되고 간 기능도 좋아지기 때문에 좋은데 대부분은 지방으로 축적이 되게 됩니다.

이때 장내미생물이 만들어내는 단쇄지방산 포스트바이오틱스의 양이 많으면 그 당분이 근육과 간으로 가고, 이 양이 적으면 지방으로 축적되는 것입니다. 

3. 마이크로바이옴의 비젼

마이크로바이옴 시장은 앞으로 엄청난 황금시장이 될 것이라 예상됩니다. 구글 벤처스의 설립자인 빌마리스는 '이 마이크로바이옴이 헬스케어계의 게임체인저인저가 될 것이다'라고 말했고 빌게이츠도 '세상을 바꾸는 다섯 가지 바이오기술 중 하나가 마이크로바이옴이다'라고 할 정도 마이크로바이옴은 전 세계적으로 엄청난 관심을 갖고 있습니다.

미국의 경우 벌써 마이크로바이옴에 1조 원이 넘는 돈을 투자했고 이 마이크로바이옴은 다양한 질환, 면역계 질환, 암, 뇌기능, 다양한 식품, 개인 맞춤형 등 엄청나게 많은 곳에 적용이 될 수 있기 때문에 우리나라도 이미 5천억 원이 넘는 돈을 여기에 투자했을 정도로 이미 모든 국가가 선점하려고 애쓰고 있습니다.

단, 이 마이크로바이옴은 태어날 때부터 나이가 들어가면서 계속 바뀝니다. 그러다 보니 듣던 게 다시 안 듣기도 하고, 안 듣던 게 다시 듣기도 합니다. 그래서 장내미생물 다양성을 높이는 것이 중요한데 이것은 상당한 기술력이 필요합니다.

지금 전 세계에선 이 장내미생물의 다양성이 중요하다는 건 너무 잘 알고 있는데 어느 기업도 이것을 해내지 못했고 딱 한 기업 정도가 성공을 한 케이스가 있다고 합니다. 이런 과제들을 잘 해결해 간다면 앞으로 마이크로바이옴시장은 엄청난 비전이 될 것입니다.