4차 산업혁명 시대에 건강에 대한 사람들의 관심이 높아지면서 인체 미생물로 대표되는 마이크로바이옴을 활용한 치료제 및 식품 관련 산업이 미래 먹거리로 전 세계적인 주목을 받으면서 산업 육성을 위한 정부 차원의 보다 체계적이고 적극적인 정책적 지원의 필요성이 제기됐다.

마이크로바이옴은 ‘마이크로바이오타(Microbiota, 세균, 원생생물 및 바이러스를 포함하는 미생물군)’와 ‘게놈(Genome)’의 합성어로, 미생물 집단 또는 미생물 자체를 말한다.

마이크로바이오타는 식물에서부터 동물에 이르기까지 모든 다세포 생물에 공생하는 미생물 생태계 공동체를, 게놈은 유전자 집합체를 의미한다.

마이크로바이옴이 식물 및 동물의 면역, 호르몬 및 대사에 영향을 미친다는 사실이 관련 연구를 통해 속속 밝혀지면서 마이크로바이옴 관련 산업 및 시장은 가파른 성장세를 보이고 있다.

생명공학정책연구센터의 ‘글로벌 마이크로바이옴 시장 현황’에 따르면 글로벌 마이크로바이옴 시장은 올해 811억 달러(약 94조원) 규모로, 연평균 7.6%씩 성장해 2023년에는 1,086억8,000만 달러(약 129조원)로 커질 것으로 전망된다.

기술 분야별로 유산균으로 대표되는 프로바이오틱스 관련 기술은 연평균 6.2%, 프로바이오틱스의 먹이인 프리바이오틱스와 표적항균제 기술은 11.3% 성장할 것으로 보인다. 프로바이오틱스 기술은 전체 시장의 약 74%(601억 달러)를 차지하고 있다.

지역별로는 북미 지역이 올해 전체 시장에서 48%(389억4,000만 달러)를 차지했고, 가장 빠르게 성장 중인 아시아는 162억2,000만 달러 규모의 시장을 형성했다. 2023년에는 각각 1,004억 달러(연평균 6.4%), 240억 달러(연평균 10%)로 커질 전망이다.

생명공학정책연구센터는 “마이크로바이옴 기술은 향후 5년 이내에 헬스케어, 식음료, 개인건강관리, 공기조화기술 등 다양한 산업에서 응용될 것”이라며 “프로바이오틱스와 프리바이오틱스가 가장 높은 매출 잠재력을 가진 기술 분야”라고 평가했다.

이어 “향후 프리바이오틱스 기술은 현재 약 15%(125억 달러)에서 18%(192억 달러), 표적 항균제 기술은 7.7%(63억 달러)에서 9%(32억 달러)로 확대될 것”이라고 덧붙였다.

이처럼 마이크로바이옴 관련 시장을 빠른 성장세를 보이고 있지만, 우리나라에서 관련 연구와 기술 개발 및 이에 필요한 자금 지원은 다른 나라에 비해서 부족한 실정이다.

2018년 한국과학기술기획평가원의 ‘휴먼마이크로바이옴’ 보고서에 따르면 미국은 2016년 국가 마이크로바이옴 이니셔티브(National Microbiome Initiative, NMI) 계획을 발표하고, 2017년까지 2년간 정부가 1억2,100만 달러(약 1,425억원), 민간에서 1억9,100만 달러(약 2,250억원)를 투자했다.

NMI는 농작물과 소, 돼지 등 가출에 영향을 미치는 토양미생물을 비롯해 인체 감염병과 정신질환, 비만에 영향을 미치는 미생물, 우주인에게 미생물이 미치는 영향 등 광범위한 분야에 대한 연구가 이뤄졌다.

유럽연합은 2008년 MetaHIT(Metagenomics of the Human Intestinal Tract) 프로젝트를 추진하고, 이를 토대로 2011년부터 IHMS(International Human Microbiome Standards)를 통해 마이크로바이옴 분석을 위한 최적의 프로토콜 표준화를 추진했다.

IHMS 프로젝트에는 12개국에서 8개 파트너사와 15명의 참여자(샘플 제공자)가 참여했고, ▲시료수집 및 핵산 추출 ▲시퀀싱(Sequencing) ▲생산된 데이터 분석 3단계의 총 14개 표준분석 절차(SOP)를 확립, 공개해 마이크로바이옴에 대한 최적 분석법을 제공한다.

우리나라는 2011년부터 국제 휴먼 마이크로바이옴 컨소시움(International Human Microbiome Consortium, IHMC)에 참여하고 있지만, 연구가 개발 연구자 중심으로 이뤄지다 보니 한국인만의 마이크로바이옴 정보 확보, 마이크로바이옴 동정·분석·질환 연관성 규명 등 연구에 필요한 표준 프로토콜 구축에 대한 규모 있고, 체계적인 정부 지원은 부족한 실정이라는 것이 한국과학기술평가원의 지적이다.

한국과학기술평가원은 “시장 관점에서 시기적으로 관련 시장이 활성화되기 시작한 단계로, 창의·선도적인 R&D로부터 혁신적인 제품(서비스) 개발을 통해 우리나라가 주도권을 가질 기회가 존재한다”며 “휴먼 마이크로바이옴 분야 연구개발 활성화를 위해 한국인 마이크로바이옴 참조 데이터 구축과 소재확보·분석·질환 연관성 규명 연구 방법에 대한 표준 연구프로세스 구축 등 국내 인프라 구축이 시급하다”고 강조했다.

관련해서 (주)마이크로바이옴은 치료제 시장에 진입하기 위한 핵심 교두보로 평가되는 포스트바이오틱스 제품을 시장에 출시했다. 포스트바이오틱스는 프로바이오틱스가 프리바이오틱스 대사를 통해 만들어 낸 2차 대사산물로, 한국생명공학연구원에서 기술을 이전받은 균주와 프리바이오틱스가 결합된 것이다.

백대헌 ㈜마이크로바이옴 기업부설연구소장은 “포스트바이오틱스는 당뇨, 고혈압, 류마티스 등 질병치료제를 개발하기 위한 교두보로서, 이를 치료제로 상품화하기 위한 연구·개발을 하는데 많은 시간과 자금이 필요하지만, 중소기업은 대기업처럼 막대한 자금을 투입할 여력이 없다”며 “상품화를 위한 연구·개발 및 임상시험 등에 대한 정부 차원의 지원이 절실하다”고 말했다.