폐에도 마이크로바이옴이?…'뇌질환 조절 기전' 규명
비임상시험서 폐 마이크로바이옴 변화에 따른 뇌질환 증상 완화 확인
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.
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.
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.