한국의과학연구원

보이지 않는 미생물의 세계, ‘한국의과학연구원 미생물분석센터’가 여는 바이오 미래

최근 마이크로바이옴 연구가 인체 감염 진단을 넘어 바이오에너지, 환경 정화, 식품 발효 등 다양한 산업의 핵심 자원으로 떠오르고 있다. 하지만 이 중에서도 산소가 없는 곳에서 자라는 혐기성 미생물은 배양 조건이 까다로워 고도의 기술력이 필수적이다. 이에 KOLAS 국제공인시험기관인 한국의과학연구원 미생물분석센터가 국내 제약사 및 진단키트 기업들의 핵심 파트너로 주목받고 있다.

병원균 진단부터 마이크로바이옴 연구까지 확장

장내, 구강 깊은 곳, 괴사 조직 등 산소가 차단된 환경에서 발견되는 혐기성 미생물은 평소 인체 생태계를 유지하지만, 면역력이 떨어지면 심각한 혼합 감염을 일으킨다. 복강 내 감염을 유도하는 박테로이데스(Bacteroides)나 치주질환의 원인인 포르피로모나스(Porphyromonas) 등이 대표적이다.

한국의과학연구원 미생물분석센터는 이러한 난배양성 혐기성 균주를 정확히 분리·동정할 수 있는 전문 장비와 노하우를 보유하고 있다. 특히 최근에는 전통적인 배양 방식의 한계를 극복하기 위해, 메타지놈 NGS(차세대 염기서열 분석) 및 qPCR 기반의 분자진단 기술을 병행하며 감염성 질환 진단 분야의 혁신을 이끌고 있다.

한국의과학연구원 미생물분석센터 관계자는 “단순히 균의 유무를 밝히는 것을 넘어, 위장관 마이크로바이옴과 질병 위험도의 상관관계를 규명하는 고도화된 데이터 해석 역량을 제공하고 있다”고 밝혔다.

바이오에너지와 순환경제를 이끄는 미생물 자원화

혐기성 미생물의 가치는 의학 분야에만 국한되지 않는다. 산업 분야에서는 유기성 폐기물을 분해해 메탄가스를 생산하는 혐기성 소화(Anaerobic digestion) 공정이 탄소 저감과 재생에너지 생산의 핵심으로 꼽힌다.

한국의과학연구원 미생물분석센터는 폐수 처리 효율을 극대화하고 바이오가스 생산성을 높이기 위한 미생물 군집 분석 연구를 활발히 진행 중이다.

최근 학계에서 주목받는 전도성 물질(산화철 등) 기반의 직접종간전자전달(DIET) 촉진 기술이나, 머신러닝을 활용한 반응조 성능 예측 등 최신 연구 트렌드에 발맞춰 자원미생물 확보에 집중하고 있다.

또한 김치, 전통 장류, 치즈 등 산소가 제한된 환경에서 풍미를 완성하는 식품·발효 분야에서도 한국의과학연구원 미생물분석센터의 분석 노하우가 널리 활용되고 있다.

성공적인 연구의 열쇠, 철저한 사전 협의와 인프라

혐기성 미생물은 아주 잠깐의 산소 노출로도 사멸할 수 있어, 혐기 챔버(Anaerobic chamber)나 가스팩 기반의 철저한 무산소 환경 유지가 필수적이다. 균주마다 요구하는 배지, 온도, 가스 조성이 모두 다르기 때문에 초기 설계가 연구의 성패를 가른다.

한국의과학연구원 미생물분석센터는 국내 유수의 기업들과 협업하며 축적한 데이터를 바탕으로 난배양성 미생물의 최적 배양 조건을 탐색하고 대량 배양을 지원한다.

센터 측은 “확보하고자 하는 자원미생물의 목적과 분야에 따라 분석 접근법이 완전히 달라지므로, 연구 초기 단계부터 전문가와 충분한 사전 협의를 거치는 것이 시행착오를 줄이는 가장 확실한 방법”이라고 강조했다.

​1. 균의 이름표만 보던 시대에서 역할까지 아는 시대로

예전의 미생물 검사는 장 속에 어떤 종류의 세균들이 살고 있는지 이름표를 확인하는 수준(16S rRNA 분석)이었습니다. 하지만 최근 주목받는 메타지놈 분석(Shotgun Metagenomic Sequencing)은 미생물의 유전체 전체를 통째로 해독합니다.

과거에는 장 속에 어떤 미생물이 사는지 종류만 겨우 알았다면, 이제는 그 미생물들이 몸속에서 정확히 어떤 물질을 만들어내고 무슨 일(대사 기능, 항생제 내성, 독성 유발 등)을 하고 있는지 그 역할과 기능까지 낱낱이 파악할 수 있게 된 것입니다.

한국의과학연구원 분석센터는 이러한 고도화된 NGS(차세대 염기서열 분석) 및 메타지놈 분석 솔루션을 구축하여 국내 마이크로바이옴 연구의 기반을 전방위로 지원하고 있습니다.

2. 엄청난 양의 미생물 데이터, AI가 해석한다

우리 몸속 미생물과 유전 정보 데이터는 사람이 하나하나 통계를 내기 어려울 정도로 방대하고 복잡합니다. 여기서 AI와 머신러닝이 핵심 해결사로 등장했습니다. AI는 수많은 사람의 미생물 패턴을 학습하여 다음과 같은 일을 수행합니다.

* 장내 미생물의 다양성과 면역 균형 평가

* 개인별 혈당 반응이나 에너지 소비 경향 같은 대사 기능 예측

* 암이나 당뇨, 비만, 자가면역질환의 위험도 및 치료 반응성 예측

특히 최근 연구에 따르면, 장내 미생물이 면역항암제의 치료 효과에 큰 영향을 미친다는 사실이 밝혀지고 있습니다. 또한 장과 뇌가 서로 신호를 주고받는다는 장-뇌 축(Gut-Brain Axis) 이론을 바탕으로 우울증이나 스트레스 같은 정신건강까지 예측하는 연구가 활발합니다.

한국의과학연구원 분석센터는 빅데이터와 AI 기술을 융합한 멀티오믹스 통합 분석 시스템을 통해, 사람이 놓치기 쉬운 복잡한 미생물 네트워크 패턴을 정확히 찾아내는 원천 기술 연구에 앞장서고 있습니다.

3. 진단을 넘어 맞춤형 치료와 관리로

한국의과학연구원 마이크로바이옴 분석은 이제 단순히 몸 상태를 진단하는 것을 넘어, 개인 맞춤형 건강관리와 치료제 개발로 이어지고 있습니다.

* 개인 맞춤형 식이 및 프로바이오틱스 설계: 남들이 좋다고 하는 획일적인 영양제를 먹는 것이 아니라, 내 장 환경에 부족한 기능을 보완하고 내 몸에 잘 정착할 수 있는 맞춤형 유산균과 식단을 처방받습니다.

* LBP(Live Biotherapeutic Products) 치료제: 질병을 치료하거나 예방할 목적으로 살아있는 미생물을 정교하게 조합하여 의약품으로 만드는 기술입니다. 비만이나 당뇨 같은 대사질환과 만성 염증을 치료하는 새로운 대안으로 떠오르고 있습니다.

다만, 미생물은 식습관이나 약물, 환경에 따라 실시간으로 변하기 때문에 검사 결과를 단정적으로 해석하기보다 개인의 임상 정보와 생활습관을 함께 고려하는 통합적인 접근이 필요합니다. 또한 검사 방법의 표준화나 데이터 보안 등은 앞으로 해결해야 할 과제입니다.

결론적으로 마이크로바이옴과 AI의 만남은 평균적인 기준에 맞춰 치료하던 의료 패러다임을 오직 나만을 위한 개인 맞춤형 정밀의학 시대로 바꾸어 놓는 핵심 열쇠입니다.

한국의과학연구원 분석센터는 이러한 시대적 흐름의 중심에서 첨단 장비와 풍부한 임상 분석 경험을 바탕으로, 맞춤형 헬스케어 제품 개발 및 신약 연구를 수행하는 기업과 대학, 연구소들의 핵심 파트너로서 대한민국 바이오산업 발전을 이끌어가고 있습니다.

마이크로바이옴과 자원 미생물 분야 전문 연구소인 한국의과학연구원 미생물자원화센터는 항바이러스평가센터 LAB2를 증성 운용하고 있습니다.

한국의과학연구원 항바이러스평가센터는 코로나19 사태로 인해 폭발적으로 증가한 기관과 기업의 분석 연구 의뢰 수요를 원활히 처리하고, 코로나19 팬데믹 시대에 산업 전반에서 시도되는 항바이러스 관련 분석 지원을 통해 국내 바이러스 의학 분야 발전에 이바지하고 있습니다.

한국의과학연구원 바이러스센터는 코로나 바이러스, 인플루엔자 등 바이러스 팬데믹 시대에 대비하고, 바이러스 평가 기준에 보편적으로 활용되는 ISO 기준과 ASTM 기준의 바이러스 평가 법을 준용하여 실험 분석 평가 수요에 대응해 지원하고 있습니다.

한국의과학연구원의 항바이러스 평가에 있어 액상이나 분말 형태의 시료에 한정하지 않고 필름부터 플라스틱, 유리, 도자기 등은 물론 인체 체세포 바이러스 실험 등 항바이러스 평가가 가능한 자체 기술을 보유하고 국제 기준의 항바이러스 평가가 가능한 환경을 보유한 항바이러스평가센터를 증설하고, 한국화학연구원과 같은 전문 연구기관에서 경험을 쌓은 전문 바이러스 연구자를 영입하여 평가 역량을 기존 대비 7배 높였습니다.

한국의과학연구원 바이러스센터 이종교 박사는 “한국의과학연구원의 바이러스센터는 항바이러스평가센터 증설을 계기로 바이러스 관련 전문 인력의 확보와 연구 지원을 지속적으로 진행할 것이다”라며 “국제 기준의 항바이러스 평가 라인을 운영하고, 늘어나는 수요에 신속하게 대응하겠다”고 밝혔습니다.

출처
https://news.v.daum.net/v/20210527102453860