바이오스펙테이터

바이오스펙테이터 노신영 기자

손성향 아주대 교수가 박테리아 혼합균주를 통해 염증성 장질환(Inflammatory Bowel Disease, IBD)의 개선 가능성을 보였다.

IBD는 발병기전이 명확하게 밝혀지지 않아 치료요법의 한계가 있다. 치료약물은 다양하게 개발되고 있으나 근본적인 완치가 어려우며, 개발중인 치료제 자체도 완치보다는 증상의 완화 및 합병증 조절약물 등에 더 가깝다. 또한 손 교수는 현재까지 임상분야에서 IBD 치료 기능이 인정된 프로바이오틱스(probiotics)는 알려진 바가 없다고 덧붙였다.

국내 IBD 환자비율은 2010년부터 2019년까지 약 10년간 꾸준히 증가했으며, 크론병 환자는 2.37배, 궤양성 대장염(Ulcerative Colitis) 환자는 2.32배 증가했다.

손 교수는 지난 23일 온라인으로 개최된 제13회 바이오마파 테크콘서트에서 ‘IBD 치료 및 예방용 기능성 박테리아 균주’라는 주제로 발표를 진행했다. 바이오파마테크콘서트는 과학기술정보통신부가 주최하고 과학기술일자리진흥원, 한국제약바이오협회, 바이오스펙테이터가 공동으로 주관했다.

손 교수 연구팀의 IBD 박테리아 균주는 간장, 된장, 액젓 등의 발효식품에서 발견되는 호염성 젖산균, 인간의 직장에서 발견되는 뷰티르산 분비균 그리고 영장류 구강에서 발견되는 젖산균 등 3개 균으로 이루어져 있다. 3종 모두 유럽 식품안전청(EFSA)으로부터 승인되어 안전성이 규명된 균주로, 항 염증 효능을 보이는 짧은사슬지방산(short chain fatty acid)을 분비하는 것으로 밝혀졌다.

손 교수는 균주조합 및 조성비율에 맞춰 해당 균주의 경구투여를 진행했을 때 마우스모델에서 면역세포 조절, 염증조절 및 마이크로바이옴 조절 기능을 통해 IBD의 개선을 보였다고 발표했다.

손 교수 연구팀은 DSS(dextran sodium sulfate) 유발 장염 마우스 모델에 혼합균주를 투여한 결과 IBD에 의한 몸무게 감소 억제 효과와, 손상을 입은 장 상피조직의 회복을 확인했다. 특히 세 균주를 모두 투여한 마우스 모델은 정상 장 조직과 유사한 수준으로 상피세포 및 조직구성을 회복했다.

또한 손 교수 연구팀은 혼합균주가 장 면역기능에 미치는 영향을 파악하기 위해 정상 마우스와 DDS 유발 장염마우스 그리고 혼합균주를 투여한 DDS 마우스를 대상으로 PBL(peripheral blood leukocytes)를 추출해 염증유발 면역세포 프로파일을 확인했다. FACS로 확인한 면역세포 분포 결과, 혼합균주를 섭취한 마우스모델에서는 염증반응을 유도하는 CD11b 및 Ly6G 발현 세포가 대조군 대비 감소했다.

마우스 모델의 장내 마이크로바이옴 프로파일 역시 변화했다. 기존 DSS 유발 장염 마우스는 정상 마우스에 비해 퍼미큐트균(Firmicutes) 및 프로테오박테리아균(Proteobacteria)의 점유율이 증가했으며, 박테로이데테스균(Bacteroidetes), 액티노박테리아균(Actinobacteria) 등의 점유율은 감소했다. 혼합균주를 투여한 모델은 정상 모델과 유사한 마이크로바이옴 프로파일로 다시 회복됐다.

손교수는 이러한 IBD 질환의 염증조절 기전(MOA)으로 혼합균주가 분비하는 ‘부티르산(Butyrate)’과 ‘젖산(Lactate)’에 초점을 두고 있다. 부티르산의 경우, Th17세포/조절T세포(Th17/Treg) 분화를 조절해 염증반응을 억제하는 것으로 보고된 바 있다(doi:10.1093/ibd/izy182). 또한 젖산은 DSS 유도 장염 마우스 모델에서 염증억제 효과가 있는 것으로 잘 알려져 있다(doi: 10.1016/j.lfs.2021.120179).

현재 손 교수는 해당 혼합균주를 IBD 예방 또는 치료용 조성물로 국내특허를 출원한 상태다.

▲in vivo IBD 모델 대상 염증반응 저해 효과(발표자료 캡쳐)