연세대학교 연구진이 전 세계 인구의 장내 미생물 정보를 통합한 ‘인체 장내 마이크로바이옴 참조 유전체(HRGM: Human Reference Gut Microbiome)’ 구축에 성공하며 글로벌 마이크로바이옴 연구의 표준을 제시했다.

이번 성과는 인체 마이크로바이옴을 정밀 분석할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 향후 맞춤형 영양의학, 대사질환 예측, 마이크로바이옴 기반 치료제 개발 등 다양한 정밀의학 분야의 진전을 예고하고 있다.

연세대 생명시스템대학 이인석 교수팀

연세대학교 생명시스템대학 이인석 교수 연구팀은 총 41개국에서 확보한 장내 메타지놈 데이터를 통합 분석해 4,824개 미생물 종으로부터 15만 개 이상의 고품질 유전체를 구축했다. 완전성 90% 이상·오염도 5% 이하의 검증 기준을 충족한 고품질 유전체만을 구성해 기존 서구 중심의 불균형한 참조 카탈로그의 한계를 보완한 것이 핵심이다.

기존 인체 장내 미생물 참조 유전체들은 지리적 편중과 낮은 유전체 품질로 인해 분석 정확도가 떨어지고, 특히 비서구권 인구집단의 장내 환경을 반영하지 못하는 구조적 문제가 있었다. 연구팀은 아프리카·아시아 등 기존 분석에서 누락됐던 지역의 데이터를 대폭 확충해 개인 장내 미생물의 600~1000종을 정밀하게 분류할 수 있는 차세대 참조 지도를 완성했다.

고품질 카탈로그(HRGM) 구축은 더 나아가 장내 미생물들의 대사적 상호작용 분석으로 이어졌다. 연구팀은 확보된 참조 유전체 기반으로 **게놈 규모 대사모델(GEM)**을 만들고, 장내 주요 미생물 1,000종 간의 협력·경쟁 네트워크를 시각화했다. 이를 통해 장내 생태계에서 특정 미생물이 제공하는 필수 대사물질의 흐름을 추적하고, 이들이 염증성 장질환이나 대장암 등 특정 질환군에서 어떤 네트워크적 특징을 보이는지 규명했다.

연구 결과는 동일 종(Species) 내에서도 서구권·비서구권 사이에 유전적으로 분리된 집단이 존재하며, 이러한 차이가 각 지역의 식생활과 장내 환경에 특이적으로 적응한 결과라는 사실을 보여주었다. 이는 인류의 식습관 변화와 장내 생태의 진화 과정을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다.

이인석 교수는 “마이크로바이옴을 인체의 ‘두 번째 게놈’으로 연구하기 위해서는 인구 다양성을 반영한 고품질 참조유전체가 필수”라며 “이번 HRGM은 질환 연관 미생물 기능을 정밀하게 분석하고, 개인별 마이크로바이옴 기반 의학을 실현하는 핵심 인프라가 될 것”이라고 강조했다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 구강마이크로바이옴 연구센터(K-OMRC)의 지원으로 수행됐으며, 결과는 12월 4일 세계적 저널 Nature Microbiology에 온라인 게재됐다. 연구에는 마준영·김나연 박사를 비롯한 생명공학과 연구진과 세브란스병원 의료진이 공동으로 참여해 학제 간 협력의 성과를 보여주었다.

연구팀이 구축한 HRGM은 앞으로 질환 예측, 미생물 기반 치료제 개발, 대사질환 조기 경고 시스템 등 다양한 정밀의학 분야에서 활용도가 크게 확대될 전망이다. 인류가 마이크로바이옴을 기반으로 한 개인 맞춤 의학의 시대에 한 걸음 더 다가선 순간으로 평가된다.
 

강승효 기자  staff102bd@hanmail.net

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