[사이언스] 노화-회춘 생쥐모델 내 마이크로바이옴 분석, 노화 억제 미생물 규명

마이크로바이옴 기반 노령 생쥐 건강 수명 증대 실마리

특허뉴스 염현철 기자 | 기사입력 2022/01/02 [19:22]

[사이언스] 노화-회춘 생쥐모델 내 마이크로바이옴 분석, 노화 억제 미생물 규명

마이크로바이옴 기반 노령 생쥐 건강 수명 증대 실마리

특허뉴스 염현철 기자 | 입력 : 2022/01/02 [19:22]

▲ 노화 마우스 모델 및 회춘 마우스 모델 메타게놈 분석 / 노화 마우스 모델은 1, 4, 20, 50, 100주령의 그룹으로 이루어져 있음. 회춘 마우스 모델은 20주령의 젊은 마우스와 100주령의 노령 마우스를 바탕으로 1) 합사 모델, 2) 파라바이오시스 모델, 그리고 3) 혈청 주입 모델 총 3가지로 구성하였음. 각 마우스 모델로부터 장내 미생물의 메타게놈 분석 결과, 회춘 마우스 모델 내에서 아카먼시아 미생물 등의 젊은 쥐 특이적 미생물이 증가하고, 노령 쥐 특이적인 장내 미생물이 감소하였으며, 특이적인 미생물 대사회로(펙틴분해, 뷰티레이트, GABA 합성회로)의 증가를 확인함(그림설명 및 그림제공 : KAIST 조병관 교수, 생명연 이철호 박사)  © 특허뉴스

 

장내 유익균이 노화나 수명에도 영향을 줄 수 있다는 동물모델을 이용한 연구결과가 소개됐다.

 

한국연구재단은 KAIST 조병관 교수, 한국생명공학연구원 이철호, 김병찬 박사 공동연구팀이 노령 쥐에 장내 유익균을 경구 투여, 건강 수명 연장 가능성을 확인했다고 2일 밝혔다.

 

소화기 건강은 물론 암, 우울증, 비만, 치매, 파킨슨병, 당뇨뿐만 아니라 전신염증, 노화 같은 다양한 질병과 마이크로바이옴과의 상관관계에 대한 연구가 활발하다.

마이크로바이옴(Microbiome)은 장 속에 공존하는 수십억 마리의 미생물 군단으로, 체내에서 영양분 흡수, 면역체계 조절, 뇌 발달조절 등 중요한 역할을 한다.

 

건강 수명은 보통 유전적 요인과 환경적 요인의 상호작용으로 결정되는데, 노화가 진행되면서 장()벽 기능 저하와 투과성 증가는 노화의 원인 중 하나인 만성염증의 원인이 될 수 있다.

 

노화가 진행됨에 따라 장내 미생물 구성 역시 끊임없이 변화되며, 이러한 변화는 건강과 수명에 큰 영향을 미친다. 때문에 외과적 방법으로 젊은 쥐와 노령 쥐의 혈액을 공유하는 파라바이오시스(Parabiosis) 모델이나 조로증 마우스 모델에 젊은 쥐의 장내 미생물을 전달하여 수명을 증대시키는 연구 등도 이 때문이다.

 

하지만 현재까지 다양한 회춘방법에 따른 노화과정과 장내 미생물군 유전체의 변화는 아직 비교된 바 없으며, 유익한 장내 미생물을 이용하여 노령 쥐의 건강 수명을 연장한 연구는 없었다.

 

이에 연구팀은 노화 및 회춘 생쥐모델을 구축하고, 장내 미생물 메타게놈 분석을 진행하여 아카먼시아 미생물 및 부티레이트(Butyrate) 생합성 경로 관련 유전자들이 회춘에 중요한 역할을 하고 있음을 규명했다.

메타게놈 분석은 특정 환경 시료에 존재하는 모든 유전체의 집합을 동시에 분석하는 방법으로 시료 내 존재하는 전체 미생물 군집을 파악할 수 있을 뿐만 아니라 군집 내 어떤 대사회로가 있는지 밝힐 수 있다.

 

또한 아카먼시아 미생물을 노령 쥐에 경구 투여하여 마이크로바이옴 패턴을 변경, 노령 쥐의 장 건강, 근육 기능, 인지능력 그리고 면역체계의 노화 관련 표현형을 개선하여, 결과적으로 노령 쥐의 건강 수명을 연장했다.

 

이번 연구의 성과는 국제학술지 마이크로바이옴(Microbiome) 20211215일 온라인판에 게재되었다.

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