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[IT뉴스]“장내 미생물, 만성질환·노화라는 생물학적 한계 제어할 마스터키”

온카뱅크관리자

2026-08-01 06:07:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> [Interview] 김주원 건국대 글로컬캠퍼스 의대 조교수 
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 “마이크로바이옴(장내 미생물 생태계)은 인류가 아직 정복하지 못한 만성질환, 퇴행성 뇌 질환, 노화라는 생물학적 한계를 제어할 수 있는 강력한 마스터키다.”
 김주원 건국대 글로컬캠퍼스 의대 조교수는 장내 미생물이 만들어내는 대사산물에 대해 이렇게 말했다.
 최근 장 건강 연구는 차세대 염기서열 분석과 대사체학의 발전에 힘입어 새로운 국면에 접어들었다. 과거에는 배양 가능한 극히 일부 미생물만 연구할 수 있었지만, 이제는 장내에 있는 수조 개 미생물의 유전체와 이들이 만들어내는 대사산물을 정밀 추적할 수 있게 됐다.
 장내 미생물이 만드는 대사산물이 전신 장기에 직접 신호를 보내고 노화 세포가 내뿜는 유해 물질을 억제한다는 사실이 밝혀지면서, 장내 미생물을 하나의 내분비기관으로 보는 시각도 힘을 얻고 있다.
 김 교수는 이 분야 연구자로, 유산균이 만들어내는 대사체인 단쇄지방산과 페닐락트산(PLA) 등이 미토콘드리아 기능을 보호· 복구해 건강 수명을 늘리는 원리를 규명하는 데 주력하고 있다. 다음은 일문일답.
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 <img alt="김주원 - 건국대 글로컬캠퍼스 의대 조교수, 일본 군마대 생물화학공학, 도쿄대 이학 석사, 치바대 약학 박사, 전 광주과학기술원 박사후 연구원,전 아모레퍼시픽 기술연구원 /사진 김주원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/01/chosunbiz/20260801060309990nwsg.jpg" data-org-width="300" dmcf-mid="zGhIRq71aP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/01/chosunbiz/20260801060309990nwsg.jpg" width="658">
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 김주원 - 건국대 글로컬캠퍼스 의대 조교수, 일본 군마대 생물화학공학, 도쿄대 이학 석사, 치바대 약학 박사, 전 광주과학기술원 박사후 연구원,전 아모레퍼시픽 기술연구원 /사진 김주원
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 장 건강이 노화 방지나 전신 건강에 연결되고 있다. 
 “크게 두 가지 배경이 있다. 첫 번째는 분석 기술이다. 특히 차세대 염기서열 분석과 대사체학의 비약적인 발전이 있다. 과거에는 배양 가능한 극히 일부의 미생물만 연구할 수 있었다면, 이제는 장내에 있는 수조 개의 미생물 유전체와 이들이 만들어내는 대사산물을 정밀 추적할 수 있다. 미생물이 우리 몸의 세포와 어떻게 대화하는지 해독하기 시작한 것이다. 두 번째는 구체적 전신 신호 전달 메커니즘의 규명이다. 장내 미생물은 핵심 대사산물을 만들어내는데, 최근 이 대사산물이 전신으로 이동, 주요 장기에 직접 신호를 보내고 노화 세포가 내뿜는 유해 물질을 억제한다는 사실이 밝혀졌다. 우리 몸의 대사와 노화 속도를 조절하는 ‘보이지 않는 내분비기관’이라는 패러다임 전환이 일어난 셈이다.”
 현재 진행 중인 마이크로바이옴 연구는.
 “우리 연구실은 대사체 중에 인간 노화를 늦추고, 질병을 예방할 수 있는 핵심 유효 물질을 발굴해 그 작동 원리를 밝히는 데 집중하고 있다. 현재 주목하는 대표적 물질은 단쇄지방산이다. 이 대사체는 몸속 세포의 에너지 발전소인 미토콘드리아를 보호하고 복구하는 기능을 한다. 세포가 늙고 스트레스받으면 발전소인 미토콘드리아 기능이 떨어지고 불량 단백질이 쌓이는데, 단쇄지방산 같은 대사체가 세포에 도달하면 일종의 비상 복구 시스템을 작동시키는 스위치 역할을 한다. 우리는 특정 미생물이 어떤 물질(대사체)을 만들어 우리 몸의 노화 시계를 어떻게 늦추는지, 분자 단위의 메커니즘을 증명하고 있다. 이 연결 고리를 완벽히 이해하게 되면 유익한 유산균뿐 아니라 그 미생물이 만들어내는 대사체 자체를 정제해 노화 방지 신약이나 맞춤형 치료제로 개발할 수 있는 엄청난 가능성이 열릴 것이다.”
 지난 연구에서 장내 미생물이 내뿜는 PLA가 예쁜꼬마선충(이하 선충)의 수명을 늘린다는 걸 확인했다고.
 “이 연구는 유익균이 만든 단일 대사체가 노화를 늦추는 스위치 역할을 했다는 걸 입증한 데 의미가 있다. 미생물이 분비하는 PLA가 생명체의 건강 수명을 연장한다는 인과관계를 증명한 것이다. 선충은 크기가 1㎜에 불과한 벌레지만, 인간과 유전자 및 노화 관련 주요 대사 경로를 공유하고 있어 노화생 물학에서 중요하게 다루는 표준 모델이다. 이 선충에게 PLA를 투여했을 때 수명 연장뿐 아니라, 활동성이 활발히 유지되고 근육의 기능 저하가 지연되는 등 효과가 나타났다. 세포 내 미토콘드리아의 방어 시스템을 깨우고 스트레스 저항성을 높이는 ‘장수 신호 분자’로 작용한 것이다. 이는 똑같은 유산균을 섭취해도 장에서 내는 효과 정도가 다른 상황에서, 효과가 입증된 대사체가장내 환경 차이를 극복하고 누구에게나 항노화 효과를 제공하는 치료제 개발이 가능하다는 의미로 해석할 수 있다.”
 선충 실험 결과를 사람에 그대로 대입하기는 어렵지 않나.
 “원리와 메커니즘은 사람에게 적용될 가능성이 크지만, 실제 치료제나 상용화로 가기 위해선 넘어야 할 산이 많다. 선충이나 실험 쥐 같은 동물 모델은 새 가능성을 여는 첫 단계로 봐야 한다. 실험실의 동물은 유전자가 같고, 똑같은 환경에서 통제된 식사만 한다. 그러나 인간은 유전적 배경이 모두 다르고, 환경적 요인도 천차만별이다. 마이크로바이옴도 개인마다 달라, 동일 물질이 투여됐을 때 인체 면역계나 대사계가 어떻게 반응할지 모른다. 동물 모델에서 효과가 있던 대사체를 사람에게 투여했을 때 소화 효소를 견디고 장을 통과해 혈액을 타고 타깃 장기나 노화 세포에 도달할지 검증도 해야 한다. 또 사람의 체급에 맞는 적정 농도도 확인해야 한다.”
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 <img alt="장내 미생물이 대사산물인 페닐락트산을 내뿜고 있다. /사진 제미나이 나노바나나" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/01/chosunbiz/20260801060311234twcf.jpg" data-org-width="750" dmcf-mid="qYwE43tWA6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/01/chosunbiz/20260801060311234twcf.jpg" width="658">
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 장내 미생물이 대사산물인 페닐락트산을 내뿜고 있다. /사진 제미나이 나노바나나
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 마이크로바이옴 연구가 실제 건강기능식품이나 치료제로 이어지기까지 걸림돌은.
 “가장 큰 장벽은 인간의 마이크로바이옴이 지문처럼 개인마다 완전히 다르다는 점이다. 화학 합성 의약품은 누가 먹어도 거의 동일한 분자구조가 작동해 비슷한 효과를 내지만, 마이크로바이옴 치료제나 건강기능식품은 투여되는 순간 개개인이 가진 수십조 개의 기존 미생물 군집과 복잡한 상호작용을 시작한다. 어떤 사람에게는 기적의 치료제가 된 유익균이 또 다른 사람의 장내 환경에서는 정착조차 못 하고 사멸하거나 심지어 유해한 반응을 유도할 수도 있다. 이처럼 사람마다 효능의 편차가 너무 크다 보니 모두에게 통용되는 표준화된 제품을 만드는 것이 매우 어렵다.”
 마이크로바이옴이 인체의 어디까지 영향을 미치는지.
 “마이크로바이옴 연구는 이미 장을 넘어 온몸으로 뻗어나가고 있다. 장과 뇌가 연결돼 있다는 ‘장·뇌 축(Gut-Vagina Axis)’을 통해 우울증이나 치매 같은 신경계 질환을 치료하려는 시도, 장과 질의 균형을 다루는 ‘장·질 축(Gut-Vagina Axis)’, 피부나 간·근육과 상관관계를 밝히는 연구가 지금도 활발하다. 마이크로바이옴을 조절해 전신의 장기와 세포 노화 속도를 동시다발적으로 제어하는 ‘시스템 생물학적 통합 노화’ 메커니즘을 얼마나 완벽하게 규명해 낼 수 있느냐가 마이크로바이옴 연구의 한계를 결정할 것이다.”
 이 분야 전망은.
 “이 연구의 궁극적 지향은 ‘인간의 건강노화’에 있다. 인류가 아직 정복하지 못한 만성질환, 퇴행성 뇌 질환, 노화라는 생물학적 한계를 제어할 수 있는 강력한 마스터키가 바로 마이크로바이옴이다. 이 분야 장래성은 수조 개의 미생물 유전체 데이터, 인간의 유전자 데이터 그리고 대사체 데이터를 통합적으로 분석하는 멀티오믹(Multi- omics) 고도화에 달려 있다. 이 기술이 완성되면 초(超)개인화 정밀 의료가 가능하고, 이 시점이 마이크로바이옴이 전성기를 맞이하는 때다.”
 젊은 피부 위 미생물이 노화 늦추는 물질 만든다
 “젊고 건강한 피부 환경과 연관된 핵심 물질을 확인했다.”
 아모레퍼시픽 연구혁신(R&amp;I)센터가 피부 미생물과 피부 표면 대사체를 통합 분석해, 젊은 피부에서 상대적으로 높게 나타나는 대사산물인 PLA를 확인했다. 연구 결과는 지난 4월 미생물학 분야 국제 학술지 ‘인터내셔널 마이크로바이올로지’ 온라인판에 게재됐다. 연구진은 한국인 여성 피부를 대상으로 피부 미생물과 피부 표면 대사체를 분석했다. 세포 실험에서는 PLA가 피부 탄력 유지에 핵심 역할을 하는 콜라겐 생성을 촉진하고, 콜라겐 분해 효소 활성은 억제하는 것으로 나타났다. 피부 미생물이 만들어내는 물질이 피부 노화에 직접 관여할 수 있음을 보여주는 결과다. 연구진은 이번 성과를 향후 개인 맞춤형 피부 진단과 마이크로바이옴 기반 기능성 소재 개발에 활용할 계획이다.
 서병휘 아모레퍼시픽 최고기술책임자(CTO)는 “이번 연구는 젊고 건강한 피부 환경과 연관된 핵심 물질을 확인했다는 점에서 의미가 크다”며 “피부 스스로 건강한 환경을 유지할 수 있도록 돕는 차세대 롱제비티(longevity) 솔루션 연구를 지속해 나갈 계획”이라고 말했다.
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