▲윗줄 왼쪽부터 시계방향으로 공동저자 손예슬 박사후연구원, 제1저자 정광보 박사후연구원, 제1저자 권오만 박사, 제1저자 이하나 박사후연구원, 연구책임자 손미영 박사.(사진:한국생명공학연구원 제공)
국내 연구진이 '오가노이드'로 유산균 효능 검증 모델을 개발, 이를 이용한 신규 유용 유산균을 발굴에 성공했다.
지금까지의 효능 평가는 배양된 장 세포주나 생쥐 모델이 주로 이용되었으나, 실제 인간 장과는 유사성이 낮은 한계가 있었는데 이번에 인간의 장(腸)서 발굴, 크게 주목받을 것으로 보인다.
17일 한국생명공학연구원(원장 김장성) 손미영·박두상 공동연구팀은 세계 최초로 사람의 장(腸) 오가노이드(organoid, 장기유사체) 모델을 이용, 장 발달 촉진과 염증성 장 질환 보호 효과를 검증한 신규 유산균을 발굴하는 데 성공했다고 밝혔다.
이는 향후 인체의 장 건강유용 신규 유산균과 유산균 대사산물인 포스트바이오틱스 발굴에 크게 이바지할 수 있을 것이라는 기대를 모으고 있다.
리모실락토바실러스 루테리(Limosilactobacillus reuteri)는 인간을 포함한 포유류의 위와 장 등 다양한 자연환경에서 발견되는 유산균으로, 다른 유산균에 비해 질병과 감염 예방에 효과가 뛰어나며, 항균물질인 루테린을 생산하는 것으로 알려졌다.
장 오가노이드 기술은 다양한 세포로 분화할 수 있는 전분화능 줄기세포에서 유래, 최근 비약적으로 발전, 유산균 효능 평가의 새 플랫폼으로 주목받고 있다.
그러나 전분화능 줄기세포 유래 장 오가노이드는 기능 차원에서 인간의 장을 정확히 모사할 수 있으며, 태아의 미성숙 장과 비슷한 특성이 있어 초기 장 발달 과정을 살펴볼 수 있다는 장점이 있다.
이에 연구팀은 신규 루테리 유산균(L. reuteri DS0384)을 발굴하고, 인간 장 오가노이드 플랫폼을 이용하여 유산균의 장 발달 효과와 유산균 대사산물의 염증성 장 질환에 대한 보호 효능을 규명했다.
연구팀이 발굴한 루테리 균주는 다른 균주들에 비해 장 오가노이드의 성숙과 발달을 촉진할 뿐만 아니라, 내산성을 갖고 있어 장까지 살아서 갈 수 있으며, 장에서의 정착성도 높았다.
또한 이 신규 루테리에서 유래된 대사산물은 장 줄기세포를 증식시키고 염증성 장 질환과 대장염에 대한 보호 효능이 있음도 밝혀냈다.
이 연구의 책임자인 손미영 박사는 “인간 전분화능 줄기세포에서 유래한 장 오가노이드 플랫폼이 인체 유용 미생물 발굴에도 이용될 수 있음을 확인했다”면서 “새로 발굴된 기능성 루테리 유산균이 유아의 장 발달과 염증성 장 질환의 예방에 이바지할 수 있을 것"으로 기대했다.
이 연구는 마이크로바이옴 분야의 세계적인 저널인 Gut microbes(IF 9.434) 9월 21일 자 온라인판에 게재됐다.
논문명은 Limosilactobacillus reuteri DS0384 promotes intestinal epithelial maturation via the postbiotic effect in human intestinal organoids and infant mice / 교신저자 : 손미영·박두상·김대수 박사 / 제1저자 : 이하나·정광보 박사후연구원, 권오만 박사), 과기정통부의 Korea Bio Grand Challenge 사업, 정통부와 복지부의 범부처재생의료기술개발사업, 산업부의 바이오산업기술개발, 식약처의 첨단 독성평가기술 기반구축사업, 생명연 주요사업의 지원으로 수행됐다.
