장내 미생물군집에는 1,000종 이상의 다양한 박테리아가 서식하고 있으며, 현재 많은 연구자들은 이것이 질병과 싸우는 초능력을 여는 열쇠를 쥐고 있다고 믿고 있습니다. 이는 암, 당뇨병, 다발성 경화증, 심지어 기억력 및 성격과도 관련이 있습니다. 그러나 우리 안에 있는 이 미세한 우주와 이를 적절하게 활용하여 질병을 예방하고 치료하는 방법에 대해 아직 발견하지 못한 것이 많습니다.
이제 허드슨 의학 연구 연구소(Hudson Institute of Medical Research)는 미국 시스템 생물학 연구소(Institute for Systems Biology) 및 호주 모나쉬 대학교(Monash University)의 과학자들과 협력하여 장내 어떤 종들이 가장 중요한지, 이들 종들의 상호 작용이 미생물군집 및 더 넓은 생물학의 건강에 어떻게 영향을 미치는지 확인하는 방법을 발견하여 염증성 장 질환, 감염, 자가 면역 질환 및 암을 포함한 다양한 건강 문제를 치료하는 데 새로운 발전의 길을 열었습니다.
허드슨 연구소의 사무엘 포스터(Samuel Forster) 부교수는 “건강한 장에는 약 1,000종의 다양한 박테리아가 서식하고 있으며, 이는 1조 명 이상의 개인 구성원이 있는 미세한 다문화 공동체입니다.”라고 말했습니다. "우리 미생물군집의 박테리아는 공동체에 살고 있으며 서로 의존하여 주요 영양소를 생산하고 공유합니다."
연구자들은 복잡한 미생물군집의 컴퓨터 모델을 연구함으로써 미생물의 구성과 상호 작용뿐만 아니라 미생물이 주변 신체에 어떤 영향을 미치는지도 이해할 수 있다고 말합니다.
Foster는 "우리는 이러한 의존성과 미생물군집 형성에 있어서의 역할을 이해하기 위한 새로운 계산 방법을 개발했습니다."라고 말했습니다. "이 새로운 접근법은 장내 미생물군집에 대한 우리의 이해를 넓히고 선택적으로 미생물 군집을 재구성하는 새로운 치료 옵션의 토대를 마련합니다."
크론병은 한 가지 예이며 연구팀은 미생물총의 황화수소와 연관되어 있음을 입증했습니다. 연구진은 기존 연구와는 달리 황화수소를 생산하는 종이 늘어난 것이 아니라 황화수소를 사용하는 세균이 감소해 이 질병이 발생한 것으로 확인했다.
포스터와 그의 팀은 장내 미생물을 복원하여 질병을 치료하고 예방하는 새로운 방법을 연구하고 있는 애들레이드에 본사를 둔 생명공학 회사인 BiomeBank와 오랜 관계를 유지해 왔습니다. Hudson Institute of Medical Research와 BiomeBank 간의 협력을 통해 커뮤니티 구조에 대한 이러한 통찰력은 표적 개입을 위한 미생물 조합의 합리적인 선택 기회를 제공할 것입니다.
컴퓨터 방법을 사용하여 미생물 군집을 연구하는 것은 의미 있는 건강 개입을 위해 군집 내의 복잡한 관계를 목표로 삼는 방법을 이해하는 핵심 단계가 될 수 있습니다.
주저자인 Vanessa Marcelino는 “이것은 복잡한 미생물 치료법을 개발하는 데 중요한 단계입니다.”라고 말했습니다. "이 접근 방식을 통해 우리는 박테리아 간의 주요 상호 작용을 식별하고 순위를 매길 수 있으며 이 지식을 사용하여 개체군을 변경하는 목표 방법을 예측할 수 있습니다."
연구팀은 현재 생명공학 회사인 BiomeBank와 협력하여 연구 결과를 실제로 적용하고 장내 미생물군 생태학을 사용하여 질병을 치료하고 예방하는 새로운 방법을 찾고 있습니다.
Foster는 "Hudson Institute of Medicine의 BiomeBank와의 협력을 통해 공동체 구조에 대한 이러한 통찰력은 표적 개입을 위한 미생물 조합의 합리적인 선택 기회를 제공할 것"이라고 말했습니다.
이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 저널에 게재됐다.