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[바이오토픽] Save the Children: 굶주린 어린이에게 진정으로 필요한 것은 ...
의학약학 양병찬 (2019-07-12 09:46)

A Bangladeshi mother and child in the Nutritional Rehabilitation Unit of the International Centre for Diarrhoeal Disease Research Hospital in Dhaka

A Bangladeshi mother and child in the Nutritional Rehabilitation Unit of the International Centre for Diarrhoeal Disease Research Hospital in Dhaka. Credit: Rabiul Hasan

▶ 굶주렸던 어린이들은 충분한 영양식을 다시 공급받은 후에도 종종 발육부진에서 벗어나지 못한다. 그들의 뇌(腦)는 적절히 발달하지 않으며, 심지어 몇 년이 지난 후에도 질병에 여전히 취약하다. 그 해결책이 뭘까? 이번 주 《Science》에 실린 두 편의 논문에서(참고 1), 저자들은 올바른 장내미생물(right gut microbe)을 조성(造成)하는 것이 그들의 회복에 도움이 될 수 있다고 제안했다. 또한 저자들은 유익한 미생물을 육성(育成)하는 식품의 조합(調合)을 제시했다.

대부분의 실험은 지금껏 동물을 대상으로 수행되었지만, 영양결핍 어린이들을 대상으로 한 소규모 시험에서, 저자들이 제안한 식품을 섭취한 어린이들은 회복의 징후를 보였다. "이것은 괄목할 만하고 매우 광범위한 연구다"라고 터프츠 대학교 의과대학의 글로벌 건강전문가 겸 미생물학자인 호노린 워드는 말했다. "맞춤형 식품을 이용하여 마이크로바이옴의 형성을 뒷받침하는 것은, 글로벌 공중보건과 인간의 잠재력을 향상시키기 위한 새 전략의 핵심이 될 수 있다"라고 스탠퍼드 대학교 팔로알토 캠퍼스의 데이비드 렐먼(미생물학)은 덧붙였다.

방글라데시 다카 소재 국제설사병연구센터(International Centre for Diarrhoeal Disease Research)에서 영양학연구를 지휘하는 타흐미드 아흐메드는, 지난 30년 동안 영양결핍 어린이들의 '더 나은 회복'을 돕기 위해 노력해 왔다. 약 10년 전, 그는 워싱턴 대학교의 제프리 고든이 수행한 연구에 관심을 보였다. 그 내용인즉, 특정 미생물이 비만과 관련되어 있다는 것이었다. 이에 의기가 투합한 두 명의 과학자는 '마이크로바이옴(인체의 내부와 표면에 서식하는, 일련의 미생물)이 비만의 정반대인 영양결핍에도 기여할 수 있다'는 가설을 수립했다.

두 사람이 이끄는 연구팀은 2014년 발표한 논문에서, "장내미생물은 영아(infant)가 걸음마기(toddler)에 진입할 때 정상적으로 성숙한다"고 보고했다. 또한 그들은 "심각한 영양결핍 어린이들의 경우 장내미생물이 미성숙한 상태에 머무는데, 그 원인은 '건강한 어린이들에게서 발견되는 미생물'이 부족하기 때문"이라고 지적했다. 그로부터 2년 후, 연구팀은 어린이들에게서 채취한 '성숙한 마이크로바이옴'과 '미성숙한 마이크로바이옴'을 무균생쥐에게 이식했다. 그러자 '미성숙한 마이크로바이옴'을 이식받은 생쥐들은 '성숙한 마이크로바이옴'을 이식받은 생쥐들에 비해, 근육량이 적고 뼈가 약하며 대사가 손상된 것으로 나타났다. 이는 "적절한 발육을 위해서는 성숙한 마이크로바이옴이 필요하다"는 것을 시사한다.

▶ 수백 가지 균주(菌株) 중에서 영양결핍과 관련된 것을 찾아내기 위해, 고든의 랩에서 연구하는 아르준 라만(포스닥)은 (아흐메드 팀이 50명의 건강한 방글라데시 어린이들에게서 매월 순차적으로 수집한) 대변샘플의 데이터를 분석했다. 분석 결과, 마이크로바이옴이 성숙하는 과정에서 15가지 미생물이 동시에 증감(增減)하는 것으로 나타났다. 그는 '페루와 인도의 건강한 어린이'와 '방글라데시의 어린이들과 동일한 미생물을 이식받고, 동일한 식품을 섭취한) 무균돼지'에서도 동일한 패턴을 발견하여 《Science》에 보고했다(참고 2).

연구팀은 "15가지 미생물의 증식을 촉진하거나 억제하는 것이, 어린이들을 영양결핍에서 회복시키는 전략의 핵심"이라는 생각을 하게 되었다. 이러한 아이디어의 타당성을 검증하기 위해, 그들은 어린이들의 건강회복을 모니터링하는 방법이 필요했다. 고든의 연구실에 소속된 저넷 게릭(박사과정)과 동료들은 1,000여 가지 단백질과 대사물(건강한 어린이가 성장하는 과정과, 영양결핍 어린이가 회복하는 과정에서 변화하는 지방산과 아미노산)을 모니터링했다.

(1) 그런 다음, 게릭과 동료들은 다양한 식품들이 (영양결핍 어린이들의 마이크로바이옴을 이식받은) 생쥐와 돼지에게 미치는 영향을 테스트했다. "그들의 목표는, 마이크로바이옴의 시의적절한 성장을 촉진하는 식품을 발견하는 것이었다"라고 고든은 설명했다. 그 결과, 표준 구호식품의 구성요소인 분유와 쌀은 마이크로바이옴의 성숙에 별로 도움이 되지 않는 반면, 병아리콩, 바나나, 콩, 땅콩 분말은 마이크로바이옴의 성숙에 도움이 되는 것으로 밝혀졌다.

(2) 두 번째로, 생쥐와 돼지에게 네 가지 식품이 결합된 사료를 공급한 결과, 마이크로바이옴이 성숙하고 생쥐와 돼지의 발육이 향상되는 것으로 나타났다. "이번 연구는 '영양소를 신중하게 선택함으로써 마이크로바이옴의 핵심 구성요소를 뒷받침하는 것'의 중요성과 효용(utility)을 검증했다"라고 렐먼은 말했다.

(3) 개념검증(proof of principle)을 위한 마지막 시험에서, 아흐메드와 고든이 이끄는 연구진은 약 60명의 방글라데시 어린이들을 대상으로, 한 달 동안 '연구진이 조제한 영양식'과 '표준 영양식'의 효능을 비교했다. 한 달이라는 기간은 장기적인 건강회복을 평가하기에 짧았지만, 영양식이 혈중 분자표지(molecular signature)에 미치는 영향을 평가하는 데는 충분했다. 그들은 7월 11일 《Science》에 발표한 논문에서(참고 1), "네 가지 식품의 조합이 영양결핍 어린이들의 혈중 분자표지를 급격히 향상시켰으며, (라만 팀이 발견한) 15가지 미생물의 성숙에 기여했다"고 보고했다.

▶ 이번 연구결과는, 영양공급이 충분한 어린이들에게도 시사하는 바가 크다. 아무리 밥을 잘 먹더라도 메뉴가 부실하면, 성인이 되어 비만, 당뇨병 등의 질병에 걸릴 위험이 증가할 수 있기 때문이다. "만약 어린이의 장내미생물 성숙에 도움이 되는 식물을 안다면, 1차적으로 '영양결핍'과 '미성숙한 마이크로바이옴'을 예방할 수 있다"라고 게릭은 말했다.

렐먼과 다른 연구진은 매우 신중한 입장을 견지한다. 왜냐하면 '영양결핍 어린이들이 표준 영양식을 섭취할 경우 성숙한 마이크로바이옴이 지속될 수 있는지' 여부가 불분명하기 때문이다. 이번 연구를 지원한 빌&멜린다 게이츠 재단의 크리스 다만은 이렇게 말했다. "나는 이번 연구가 만병통치약이나 장밋빛 미래를 제시한 거라고 생각하지는 않는다. 그러나 매우 흥미롭고 가능성이 높다는 건 분명한 사실이다."

아흐메드는 방글라데시로 돌아가, 영양결핍 어린이로 구성된 대규모 그룹을 대상으로 '마이크로바이옴을 강화하는 식단'을 제공하는 시험을 지휘하고 있다. 연구팀은 3개월 동안 어린이들을 추적할 계획인데, 그 정도의 기간이라면 '식단의 이로운 영향'이 '건강한 발육'에 반영되는지 여부를 확인하는 데 충분한 것으로 여겨진다. 그는 그 시험을 낙관하며 이렇게 말했다. "우리의 연구는 영양결핍 치료의 판도를 바꾸게 될 것이다."

☞ Overview of therapeutic food discovery and testing.
The approach used for integrating preclinical gnotobiotic animal models with human studies to understand the contributions of perturbed gut microbiota development to childhood malnutrition and to identify MDCFs(microbiota-directed complementary foods).


※ 참고문헌
1. http://science.sciencemag.org/content/365/6449/eaau4732
2. http://science.sciencemag.org/content/365/6449/eaau4735

※ 출처: Science http://www.sciencemag.org/news/2019/07/starving-children-often-don-t-recover-even-when-fed-enough-restoring-their-gut-bacteria

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로...
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