마이크로바이옴(Microbiome)은 미생물군집(microbiota)과 유전체(genome)의 합성어로 주어진 환경에 서식하거나 다른 생물과 공존하는 모든 미생물의 총체적인 유전 정보, 또는 ‘미생물군 자체’를 의미한다(생명공학정책연구센터, 2019).
최근 생명공학 부문의 많은 연구 결과들은 건강한 삶을 유지하기 위해 마이크로바이옴의 절대적인 필요성을 다양한 측면에서 증명하고 있고, 마이크로바이옴 관련 기업들은 논란이 되고 있는 항생제의 부작용과 부진한 흐름을 보이고 있는 바이오산업 내 신약 관련 산업의 대안으로 마이크로바이옴을 주목하면서 관련 R&D 역량을 높이는데 주력하고 있다.
이는 생명공학 기술의 발달과 함께 급성장하고 있는 마이크로바이옴 분야가 기초과학과 임상과학을 통합할 수 있고, 특히 바이오산업 핵심기술과의 융합과 함께 엄청난 투자가치가 있다는 평가를 받고 있어, 전 세계적으로 글로벌 투자 전문기업은 물론 정부와 민간 투자까지 증가하고 있기 때문이다.
인간의 장내에는 동전의 양면성과 같이 유익균과 유해균이 85대15라는 균형을 이루고 있어야 장 건강은 물론 면역력과 건강을 유지할 수 있게 된다. 하지만 서구화된 식단과 불규칙적인 식습관, 운동 부족, 항생제의 남용과 스트레스 등으로 장내미생물 균형이 무너지고 다양한 질병이 증가하고 있어 이제 건강한 삶을 위해서는 반드시 장내미생물의 균형이 중요하다는 인식이 높아지고 있다. 이는 장내미생물의 균형을 정상화하는 것은 당뇨, 자가면역질환, 뇌질환, 심혈관질환, 암과 같은 심각한 질병을 예방하는데 도움이 될 수 있기 때문이다.
장내미생물 균형을 이해하기 위해서는 미생물총(microflora)과 미생물군 유전체(microbiome)를 구분하여 이해할 필요가 있다. 미생물총(microflora)은 인체에 존재하는 모든 미생물을 총괄적으로 정의하는 용어로 이들 대부분은 세균(bacteria)이지만 곰팡이(mold), 효모( yeast) 및 바이러스(virus)도 있다. 인체에 존재하는 다수의 미생물은 인체의 총 세포 수보다 10배 이상 많다고 알려져 있다.
미생물군 유전체(microbiome)는 인체에 존재하는 모든 미생물의 유전체를 총괄적으로 정의하는 용어로, 미생물군 유전체의 프로그래밍 능력은 현재 인간 유전자의 능력을 몇 배나 능가하며, 인체 건강을 좌지우지하는 것으로 알려져 있다. 이러한 미생물은 인간이 존재하기 위한 필수적인 부분이기 때문에 일부 연구자들은 인간을 하이브리드종(hybrid species)이라고 부르고 있다.
이 미생물들은 신체의 거의 모든 부분에 존재한다. 그러나 연구자들은 이들 중 거의 70%가 거의 소장과 대장에 살고있다고 주장한다. 그곳에는 충분한 공간이 있고 영양분이 풍부하며 혈액이 충분하기 때문이다. 나머지 30%의 미생물은 신체의 나머지 부분에 존재한다. 연구원들은 이러한 형태의 공존이 미생물총과 인체 모두에 유익이 되는 진화의 결과라고 생각한다.
장내미생물은 장내에서 증식하여 비타민과 일부 필수 영양소를 공급하고, 미생물간의 길항작용에 간여하거나 심지어 특정 항생제의 부작용으로부터 신체를 보호하고 장내 투과성을 조절하는 등의 작용을 한다. 또한 인체에 필수적인 대사물질을 제공함으로써 건강을 유지하는데 도움을 준다.
서두에서 장내미생물의 균형이 중요하다고 했는데 유익균과 유해균이 정상적인 85대15의 균형을 이루고 있는 상태를 유바이오시스(EUBIOSIS)라고 한다. 반면에 디스바이오시스(DYSBIOSIS)는 이 균형이 상실된 것을 의미한다. 디스바이오시스로 인하여 장내미생물의 질이나 양에 변화가 생기면 인간의 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 유바이오시스 상태의 장은 건강에 매우 중요하지만, 디스바이오시스 상태의 장은 개선하고자 하는 노력을 하지 않고 간과했을 경우 심각한 질병이나 장애로 이어질 수 있다.
연구자들은 장내 세균의 약 85%가 유익균이며 15%가 유해균이기 때문에, 유바이오시스는 이 균형을 유지하는 역할을 하고 있다. 장내 박테리아의 15%는 유해균이라 불리며, 이들은 85%의 유익균에 의해 통제되지 않거나 균형이 잡히지 않으면 공격적으로 변해 건강 문제를 일으킬 수 있다.
클로스트리디움 디피실리에(Clostridium difficile) 또는 대장균(E. coli)에 의한 재발성 감염은 유바이오시스가 유지되지 않을 때 발생하는 사례의 장 질환으로 특히 항생제의 남용이 원인인 경우가 대부분이다. 그러므로 항생제 남용으로 인한 다재내성균도 주의해야 하지만 유바이오시스를 유지하기 위해서도 항생제에 대한 적절한 복용이 중요하다. 이미 질병이 드러난 이후에 개선하는 것은 본인의 고통은 물론 두 배 이상의 시간과 비용부담이 크기 때문이다.
