최근 한 연구에서 폐에 있는 마이크로바이옴을 조절해 다양한 뇌신경 염증질환을 치료하는 새로운 관점이 제시돼 눈길을 끈다.

장내 미생물 균총으로 알려진 마이크로바이옴(Microbiome ,미생물과 생태계 합성어)은 장에만 국한된 것이 아닌 인체 내 공생하는 모든 미생물을 가리킨다. 최근 장뿐만 아니라 다양한 장기에서 존재하는 마이크로바이옴 기능에 관한 관심이 증가하며 관련 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
 

 

한국생명공학연구원 정책연구센터에서 BioNwatch를 통해 폐 마이크로바아이옴을 통한 뇌질환 치료 가능성을 제시했다.
 

보고서에 따르면 최근 연구에서 다발성경화증 마우스 모델인 lung EAE(자가면역 뇌척수염)을 대상으로 항생제인 네오마이신(Neomycin) 1mg을 폐에 처리해 폐 마이크로바이옴을 변화시켰다.

그 결과, 뇌신경계의 EAE 증상이 거의 완화되는 것이 관찰됐다. 이는 폐 마이크로바이옴에 의한 뇌신경계 병증 조절 기능이 확인된 것이다.

더욱이 네오마이신에 의한 폐 마이크로바이옴 변화는 폐에 존재하는 T 면역세포의 활성, 증식, 뇌로의 이동 능력에는 영향을 미치지 않았고, 뇌신경계 내에서의 T 면역세포의 증식에만 영향을 미치는 것으로 나타났다.

특히 폐 마이크로바이옴은 뇌신경계 내 주요 면역세포인 미세아교세포(microglia)의 활성을 억제하며, 전사체 분석을 통해 미세아교세포의 인터페론 타입 I 신호전달체계(IFN type I signaling pathway)의 유전자군의 발현 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 확인됐다.

이러한 결과는 폐 마이크로바이옴이 폐 자체가 아닌 뇌 신경계를 통한 면역 활성 조절로 EAE에 영향을 미친다는 것이다. 아울러 이전 연구 결과에서 검증된 뇌신경계 내에서의 인터페론 타입 I 신호전달체계 활성화에 의한 EAE 억제 효과와도 일치되는 결과다.

추가로 네오마이신 처리에 따른 변화된 미생물군은 그람음성균인 Bacteroidetes 문(phylum)에 속하는 Prevotellaceae, Muribaculaceae, Rikenellaceae 과(family)의 증가가 두드러졌다. 그 중 Prevotellaceae melaniogenica과 EAE 경감 효과의 연관성이 확인됐다.

아울러 그람음성균의 주요 세포벽 성분인 LPS(lipopolysaccharides)가 기관지폐포세척액(branchioalveolar lavage fluid, BALF)에서 증가하며, 폐에 LPS의 직접적인 처리 시 EAE 감소 효과가 확인됐다.

한편 보고서는 폐 마이크로바이옴을 통한 뇌신경 염증질환 치료법 개발을 위해선 추가 연구가 필요할 것으로 전망했다.

우선 다발성경화증 환자의 폐 마이크로바이옴이 마우스 lung EAE 모델에서와 같은 미생물군 변화를 보이는지에 대한 추가 연구가 필요하다. 이 외에도 폐에서 증가된 LPS에 의한 뇌신경계 조절방법, 장 마이크로바이옴 상관성, 미세아교세포(microglia) 및 수지상세포(dendritic cells)·대식세포(macrophage) 등 다양한 면역세포의 역할 등에 관한 추가적인 연구가 필요한 상황이다.

이정수 책임연구원은 보고서를 통해 “그동안 관심 밖이었던 폐 마이크로바이옴이 뇌신경염증 감소에 새로운 기전 작용으로 발굴된 점이 주목할 만하다”라며 “폐 마이크로바이옴 제어에 기반을 둔 신규 EAE 치료법 도출 및 다양한 뇌신경질환에 적용할 수 있는 새로운 관점을 제공하는 데 중요한 의의가 있다”고 전했다.