최근 미국의 여러 과학 연구 기관에서 실시한 연구에 따르면 모유는 아기의 생애 초기 단계에서 영양분과 항체의 공급원일 뿐만 아니라 자체 미생물 생태계를 형성하는 것으로 나타났습니다. 그 안에 있는 박테리아 공동체는 아기의 장내 미생물군집의 초기 확립에 중요한 역할을 할 가능성이 높습니다. 연구팀은 첨단 메타게놈 시퀀싱 기술을 사용하여 모유 내 박테리아 계통과 유아의 장내 세균총 사이의 일치성을 추적했으며, 모유 수유 과정에서 모유 내 일부 박테리아가 아기에게 "수직"으로 전달될 수 있음을 보여주는 가장 명확한 증거 중 하나를 제공했습니다.

전통적으로 모유에 대한 논의는 영양성분, 면역항체, 부모-자식 애착 등의 측면에 초점을 맞춘 반면, 모유 내 세균에 대해서는 상대적으로 관심이 제한적이었습니다. 그러나 모유에는 작지만 구조적으로 안정적인 "우유 미생물군"이 있습니다. 이러한 박테리아는 유아 장내 세균총의 집락화 경로에 영향을 미쳐 영양분 흡수, 신진대사, 면역체계 성숙과 같은 여러 생리학적 과정에 영향을 줄 수 있습니다. 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 발표된 새로운 연구는 다양한 모유 식물군 구성이 유아 장내 미생물 형성과 어떻게 관련되어 있는지 체계적으로 분석했습니다.

모유에는 지방이 풍부하고 전반적으로 박테리아가 적기 때문에 심층 분석을 위해 모유에서 충분한 유전 물질을 얻는 것이 기술적으로 어려웠습니다. 모유는 생후 첫 몇 달 동안 유아의 유일한 영양 공급원으로 널리 권장되지만, 우유 미생물군집에 대해서는 분석하기가 너무 어렵기 때문에 여전히 답을 얻지 못한 질문이 많다고 시카고 대학 의료 센터 블레크만 연구실의 박사후 연구원인 파멜라 페레티(Pamela Ferretti)는 말했습니다. 이번 연구는 '모성 및 유아 건강 연계(MILk)' 대규모 코호트 연구에서 수집한 수백 개의 우유 샘플에 의존하고 메타게놈 및 유아 마이크로바이옴 연구에 대한 팀의 경험을 결합함으로써 이러한 병목 현상을 체계적으로 극복할 수 있었습니다.

연구팀은 모유와 영아 대변을 포함해 엄마-영아 쌍 195쌍의 총 507개 샘플을 분석했다. 데이터에 따르면 모유에는 Bifidobacterium longum(Bifidobacterium longum), Bifidobacterium breve(B. breve) 및 Bifidobacterium bifidum(B. bifidum)을 비롯한 비피도박테리움이 우세한 특징적인 박테리아 조합이 있는 것으로 나타났습니다. 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum)은 모유 샘플의 절반 이상에서 검출되었으며, 유아 장내 미생물군집에서는 이 종이 샘플의 98% 이상에서 풍부하게 존재했습니다. 이러한 높은 중첩은 모유가 장내 세균총의 구성에 관여한다는 중요한 단서로 간주됩니다.

Ferretti는 비피도박테리움 롱검이 유아 장에 널리 퍼져 있다는 것은 잘 알려져 있지만 모유 샘플에서 동일한 종의 강력한 "특징"을 찾는 것은 예상치 못했다고 지적합니다. 모유 박테리아에 대한 이전 연구에서는 포도상 구균, 연쇄상 구균 및 기타 박테리아 속에 대해 더 많이 보고되었으며, 이는 이전 검출 방법의 한계와 분석 깊이를 반영합니다. 새로운 결과는 학계에서 모유 미생물총의 구성과 구조, 그리고 그 생물학적 중요성을 재평가하도록 촉발할 것으로 기대됩니다.

앰플리콘 시퀀싱을 주로 사용했던 이전 연구와 달리, 이번 연구에서는 혼합된 박테리아 샘플에서 더 넓은 범위의 게놈 정보를 재구성할 수 있고 균주 수준까지 정확하는 메타게놈 시퀀싱 기술을 사용했습니다. 이런 종류의 해결은 모유와 유아의 장 사이의 "전파 경로"를 추적하는 데 중요합니다. 왜냐하면 종 수준이 아닌 계통 수준에서 일치하는 경우에만 연구자들이 실제 전염 사건의 존재를 추론할 수 있기 때문입니다. 연구 보고서는 모유와 유아의 장에서 동일한 박테리아 균주가 동시에 발생하는 12건의 사례를 기록했는데, 이는 모유수유를 통한 수직 전파의 강력한 증거로 간주됩니다.

여기에는 모유 올리고당(HMO)을 분해하고 유아의 건강한 장 발달을 지원할 수 있는 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum) 및 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum)과 같은 유익한 공생 박테리아가 포함됩니다. 또한 대장균(Escherichia coli) 및 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae)과 같은 "기회성 병원성 박테리아"도 포함됩니다. 후자는 건강한 사람의 장내 공생균으로 존재할 수 있지만 특정 상황이나 면역 상태에서는 감염을 일으킬 수 있습니다. 연구팀은 연구에 참여한 산모와 영유아는 임상적으로 건강한 개체임을 강조했다. 우유에 이러한 균주가 존재한다고 해서 반드시 병원성이 있다는 의미는 아니며 오히려 모유수유 중에 전염될 수 있는 미생물의 다양성을 반영합니다.

이 연구는 또한 Streptococcus salivarius와 Veillonella 속의 여러 종을 포함하여 우유 샘플에서 구강 환경과 일반적으로 관련된 박테리아 종을 발견했습니다. 이 발견은 소위 "역행 흐름" 가설을 뒷받침합니다. 아기가 빠는 과정에서 소량의 구강 박테리아가 유두와 유관을 통해 유선으로 역류한 다음 우유 미생물군집의 일부가 될 수 있습니다. 이는 모유 세균총이 엄마의 여러 ​​부위 세균총에 "외부적으로" 기여할 뿐만 아니라 아기의 구강 환경과 역동적인 양방향 상호작용을 형성할 수도 있음을 시사합니다.

Ferretti는 이번 연구가 미생물 전염 경로에 대한 이해를 향상시킬 뿐만 아니라 기초 과학 연구 데이터의 주요 격차를 메워준다고 말했습니다. 이 작업을 통해 공개적으로 이용 가능한 모유 메타게놈 샘플의 수가 거의 두 배로 늘어났으며, 산모의 상세한 건강 상태 및 생활 방식 정보가 함께 제공되어 초기 생애 건강과 젖 요인 사이의 관계에 대한 향후 연구에 귀중한 자원을 제공합니다. 연구팀은 더 많은 학자들이 이 데이터 세트를 활용해 다중 오믹스 연계 분석을 수행함에 따라 관련 분야의 연구 진행이 크게 가속화되기를 기대하고 있다.

다음으로 연구진은 모유올리고당의 구성과 기능에 대한 심도 있는 연구 등 대사물질과 환경노출 수준까지 분석을 확대하고, PFAS(Per- and Poly FluoroAlkyl Substances), 항균제 내성 등 환경요인이 우유를 통해 전달되어 유아 미생물군집과 건강위험에 어떤 영향을 미치는지 조사할 계획이다. 팀의 궁극적인 목표는 장기간에 걸쳐 건강 궤적을 매핑하고 모유 구성과 초기 생활 노출이 성인기의 건강 결과를 예측하는지 여부를 조사하는 것입니다. 관련 논문은 "Infant Gut Microbiome and Resistance Genome Assembly Associated with Breast Milk Bacterial Strains"라는 제목으로 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 저널에 2025년 11월 22일 게재되었습니다.

/ScitechDaily에서 편집됨