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미래 먹거리 마이크로바이옴, 포스트바이오틱스란?

  • 최종걸 기자
  • 승인 2019.09.29  14:34:47
  • 7면
  • 댓글 0
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- 광운대학교 경영대학원 바이오의료경영학과 윤복근 책임지도교수에게 듣는다.

윤복근 책임지도교수가 인터뷰를 마치고 자신의 서고 앞에서 밝은 표정을 지으며 웃고 있다. 사진=김현수 기자

[일간투데이 최종걸 기자] <편집자 주= 아프리카돼지열병, 탄저균, 메르스 등은 생명체에 치명적인 살상 무기와도 같다. 이를 유해균이라고 한다.

한편 우리 몸속의 대장, 소장 안에서 우리가 먹는 식음료를 영양분으로 삼는 유익균이 있다. 우리 몸속 장내에서 우리가 먹는 음식물들을 에너지화시키는 장내 미생물의 또 다른 이름인 마이크로바이옴이 점차 익숙한 용어로 다가오고 있다.

야쿠르트 또는 불가리스 등 우리가 매일 마시는 바로 그 유산균, 발효균은 이미 묵은 김치, 젓갈, 된장, 청국장 등 전통적인 우리 식품의 또 다른 이름이기도 하다.

사람마다 자기 몸속 미생물인 마이크로바이옴을 유지, 관리하기 위한 독특한 선호식품이 있는 것은 바로 우리 체내의 미생물들이 원한다는 연구결과가 속속 밝혀지고 있다.

특히 한국 사람들이 오랜 해외 생활과 잠시 해외여행 시 어느 날 갑자기 먹고 싶은 김치찌개나 된장, 청국장, 김치 등은 몸속 미생물인 마이크로바이옴이 원하기 때문이라는 것이다. 유산균 음료 용기에 근래 들어 ‘프로바이오틱스’라는 띠가 붙어있다.

‘프로바이오틱스’라는 용어는 장내 미생물의 활력을 돕는 에너지 원인 유산균이라고 학계에서는 풀이했다. 장내 미생물은 어머니 뱃속 태아 때부터 어머니로부터 물려받아 죽을 때까지 우리 몸과 함께 평생 공생하는 소위 마이크로바이옴이라는 것이다.

최근 산학연 연구가 활발히 이루어지고 있는 마이크로바이옴 세계에 대해 이 분야의 융합화를 통한 산업화를 위해 고군분투 중인 광운대학교 경영대학원 바이오의료경영학과 윤복근 책임지도교수를 대한마이크로바이옴협회 사무실에서 만나 이야기를 들어봤다.>

◇ 지난해 국회에서 마이크로바이옴 관련 포럼과 콘퍼런스에 취재차 갔을 때 다소 생소한 용어였지만 우리가 일상생활에서 늘 접하고 있던 묵은 김치, 젓갈, 된장과 청국장 등이 전통적인 면에서 마이크로바이옴의 중요한 역할을 하는 점을 알게 됐습니다. 장내 미생물의 중요한 영양공급원이라는 점에서 특히 공감을 한 바 있습니다. 최근에 ‘포스트바이오틱스’가 이슈화되면서 이와 연관된 마이크로바이옴에 관한 관심이 자주 다양한 매체에 오르내고 있습니다. 마이크로바이옴(microbiome)이란 용어부터 소개해주시죠?

- 마이크로바이옴은 사람 몸에 있는 미생물과 그 미생물의 유전정보 전체를 의미합니다. 머리에도 있고 구강에도 있고 귀, 피부, 장기 등 인체의 모든 곳에 있습니다. 그중 여성의 질에 가장 많은데, 아기가 태어날 때 어머니로부터 물려받는 마이크로바이옴이 시작이라고 볼 수 있습니다.

사람의 몸속에는 함께 공생하는 미생물이 약 1000조개가 있습니다. 특히 우리 장 속에만 4000여종, 약 100조개가 있는데, 무게로는 1.5㎏ 정도 됩니다. 이 미생물은 유익균, 중간균, 유해균으로 구분돼 생태계를 이루고 있습니다. 인체의 마이크로바이옴은 면역기능, 호르몬 기능, 인슐린분비촉진, 항암효과 등 사람의 건강 유지에 직·간접적으로 영향을 준다고 보시면 됩니다.

◇ 그렇다면 특히 마이크로바이옴은 우리 몸 어느 부위에 영향을 미치는가요?

- 인간의 몸 전체에 미생물이 존재하지만, 특히 장내 미생물들은 음식물의 분해와 소화, 외독소차단, 면역조절, 호르몬조절, 장 융모 밀착결합유지, pH 유지조절 등 소화 기능과 대사기능에 중요한 역할을 하므로 사람의 건강과 직결돼 있습니다. 특히 면역력의 80%를 차지하고 있는 소장과 대장의 장내 마이크로바이옴 균형을 유익균 85%, 유해균을 15%로 유지하게 되면 다른 신체 건강과 연결되기 때문에 이 점이 중요합니다.

◇ 우리가 일상생활에서 먹는 식음료 등이 장내 마이크로바이옴 균형을 맞추기 위해 매우 중요하다는 뜻으로 들립니다. 전통적인 우리 식생활에서 최근에는 우리 식단도 서구화 영향으로 예전에는 접해보지 못했던 유지방이나 기타 식품들이 넘쳐나고 있고 이도 모자라 유산균 음료와 기능성 건강식품 등도 찾고 있습니다. 국내 유산균시장은 어떻습니까.

- 현재 국내에서 판매되고 있는 유산균의 균주는 대부분 수입균입니다. 사람 몸속의 미생물은 태어날 때 엄마로부터 물려받은 식습관, 음식 문화에 따라서 만들어지기 때문에 사람마다 각기 다 다릅니다. 그 엄마가 아기를 가졌을 때 먹고 마셨던 식음료가 그대로 아이의 마이크로바이옴을 구성하는 요소가 됩니다. 한국 사람의 경우 우리의 전통식품이나 발효식품을 먹고 만들어졌기 때문에 국산 균주는 외국 균주보다 우리나라 사람들의 장에서의 생존력이 강합니다. 이와 관련된 논문도 있습니다. 하지만 현재 국산 균주를 사용한 기능성 식품을 만드는 회사들은 많지 않습니다.

◇ 발효음식, 발효식품이라 하면 알기 쉬울 텐데 ‘마이크로바이옴’이라는 용어가 등장해서 전혀 다른 의미로 들립니다. 어렵게 느껴지기도 하고요. ‘마이크로바이옴’이란 개념이 우리 학계나 산업계에 알려진 계기가 있습니까?

- 실질적으로 제가 체감하게 된 건 3년 정도 된 것 같습니다. 2018년부터 국회에서 마이크로바이옴 산업화 포럼을 진행했고 5회에서 6회 정도 때부터 언론과 대중의 관심이 집중되고 있다는 걸 느꼈습니다.

사실 올해 세계 마이크로바이옴 시장 규모는 811억달러나 됩니다. 미국 시장 조사 전문기관인 BCC 연구에 따르면 이 시장은 연평균 7.6% 성장해서 오는 2023년이면 1086억달러에 이를 것으로 전망하고 있습니다. 마이크로바이옴 관련 논문도 지난 2000년에 78편에 불과했지만 2016년엔 7400편이나 발표됐습니다. 약 100배나 증가한 것이죠. 관련 특허 수도 2012년엔 89개였던 게 2016년엔 833개로 늘었어요. 국가별로 보면 미국이 27.4%, 중국이 23.0%로 가장 큰 비중을 차지하고 있습니다. 미국과 중국을 제외하면 세계 각국이 5% 이내의 비중을 차지하고 있는데, 우리나라도 2.7%를 차지하고 있습니다.

국내의 경우 몇 년 전부터 일부 제약사들과 바이오 벤처회사들이 마이크로바이옴을 활용해 건강기능식품, 의약품, 화장품 등 다양한 제품과 신약을 개발하고 있는데, 아직 시작단계입니다.

◇ 말씀하신 대로라면 우리나라는 여타국들보다 아직 미미한 수준에 불과합니다. 우리나라와 선진국과의 차이가 있나요?

- 그렇죠. 현재 우리나라의 기술력은 세계적 수준이지만 관련 산업의 융합 생태계가 만들어지지 않아서 어려움이 많습니다. 반도체처럼 가능성은 무한대지만 우리 종균을 세계화하려면 정부, 연구자, 의료계, 학계, 기업 간의 협력이 효율적으로 이뤄지도록 일관성 있는 중장기 로드맵이 시급한 상황입니다.

지난해 기준으로 우리나라 건강기능식품 시장 규모는 27조원이었는데 그중 36%가 홍삼 제품이었고, 유산균 제품이 32%를 차지했습니다. 이처럼 유산균 제품 시장이 전체에서 30% 이상을 차지했지만, 이 제품들의 원료가 다 외국에서 수입된 균들로 치즈, 포도주 등에서 추출한 것입니다. 김치, 젓갈, 된장 등을 즐겨 먹는 한국인들의 장내에 있는 미생물과 서로 어우러지거나 정착하기 어렵다고 봅니다.

우리나라에서는 일부 중소기업들이 부분적으로 김치나 된장 등에서 추출한 단일 균주를 개발하기는 했지만, 효능·효과에 대한 검증이나 공신력, 신뢰성이 떨어지고, 임상을 거쳐 논문을 내는 등 산업화까지는 시간과 돈이 많이 들기 때문에 아직 눈에 띄는 산업화를 이뤄내지 못하고 있습니다.

지금 나오는 제품들의 균주는 매우 훌륭하지만, 기업 혼자서 그것을 홍보하고 사업을 해나가는 부분에서 규제에 묶이고, 인허가에 막혀서 상품화가 안 되는 경우도 많습니다.

우리나라 극소수의 회사를 제외하고는 아직 균주라고 해서 내놓을 만한 이렇다 할 성과는 없는 것으로 알고 있습니다. 그 때문에 국가기관에서 만든, 특히 정책자금이나 연구개발 자금 같은 객관적인 자금을 투입해서, 또 많은 전문 연구원들이 모여서 하나의 프로젝트로서 만든 균주들이 나와야 한다고 생각합니다.

◇ 그러면 이를 산업화해서 해외시장의 균주들에 비해 경쟁력을 확보하려면 어떻게 대응해야 하는지 구체적으로 말씀해주시죠.

- 국내에서 마이크로바이옴은 그동안 미개척 분야였고, 세균이나 미생물 하면 무조건 항생제로 박멸해야 하는 해로운 것으로 인식돼 있었기 때문에 우선 이런 게 있다는 걸 전국적으로 알리는 데 주력했습니다.

지난해부터 국회에서 개최한 마이크로바이옴 산업화 포럼이 7회를 맞았고, 국제 마이크로바이옴 산업화 콘퍼런스도 2회를 진행했습니다.

앞으로는 중국에서의 국제 콘퍼런스를 진행할 계획입니다. 이제는 대중의 인식이 점점 달라지고 있는 걸 느끼고 있고 그에 맞춰서 세계시장 도전에 한 발짝 더 내 드리려고 합니다.

앞서도 말했지만, 우리나라에서 나온 발효균주의 생존력이 정말 탁월합니다. 우리나라의 많은 기업이 앞으로 미국이나 중국 등 세계시장으로 진출하려고 예정 중인 것으로 알고 있습니다. 미국이나 유럽에선 인체 마이크로바이옴이 나오면서 ‘포스트바이오틱스’가 등장했어요.

유산균이 인체에 들어와서 유익한 활동을 하는 게 아니라 유산균이 우리 장내에서 만들어내는 유산균 배양건조물들이 실제로 일을 하는 겁니다. 그게 바로 ‘포스트바이오틱스’라는 물질입니다. 중요한 건 유산균 자체가 아니라 바로 이 유산균배양건조물인 것입니다.

‘프로바이오틱스’는 유산균 생균 자체를 말하는 것이고 ‘프리바이오틱스’는 유산균의 먹이를 말합니다.

이를 산학연이 융합 연구해서 산업화시키는 과정에서 정부가 규제자유지역으로 활성화하는 역할이 중요하다고 봅니다.

◇ 그렇다면 알기 쉽게 유산균의 종류와 마이크로바이옴의 영양물 역할을 하는 포스트바이오틱스에 대해 좀더 소개를 부탁드립니다.

- 유산균은 그 종류에 따라 ▲ 프로바이오틱스 ▲ 프리바이오틱스 ▲ 신바이오틱스(Synbiotics) ▲ 포스트바이오틱스 등 4가지로 나뉩니다.

‘프로바이오틱스’는 인체에 유익한 부산물을 만들어 내는 유산균을 포함한 유익균 전체를 말하는데, ‘프리바이오틱스’는 프락토올리고당(Fructo oligosaccharide), 이눌린(Inulin), 식이섬유 등 프로바이오틱스의 성장, 증식 및 대사활동에 필요한 영양소를 가리킵니다. ‘프로바이오틱스’가 위산이나 담즙산 등 산도가 높은 신체 장기를 지나면서 유산균이 파괴되는 경우가 많아 프로바이오틱스를 먹는 것보다 프로바이오틱스에 필요한 영양소를 먹으면 오히려 우리 몸의 프로바이오틱스가 더 증식할 수 있다는 주장과 과학적 증명이 이뤄짐에 따라 등장했습니다.

‘신바이오틱스’는 ‘프로바이오틱스’와 ‘프리바이오틱스’가 함께 들어가 있는 식품 및 건강기능식품을 말하는 것으로, ‘Syn’은 ‘시너지(Synergy)’를 의미합니다. ‘프로바이오틱스’를 먹는 것이 효과적이냐 ‘프리바이오틱스’를 먹는 것이 효과적이냐는 논쟁이 계속됨에 따라 둘을 섞은 제품이 출시된 것으로 보입니다.

마지막으로 ‘포스트바이오틱스’는 ‘프로바이오틱스’의 유산균배양건조물을 말합니다. 박테리오신(Bacteriocin, 항균성 단백질) 아세트산(Acetic acid, 항균 및 항진균 성질을 갖는 카복실산), 프로피온산(Propionic acid), 부틸산(Butyric acid) 등이 있습니다. ‘포스트바이오틱스’는 ▲디스바이오시스(Dysbiosis, 장내 미생물 불균형) 개선 ▲장누수증후군(LGS, 장 점막 손상으로 융모의 상피세포상 연결이 느슨해져 발생하는 틈으로 소화가 덜 된 음식물이나 각종 독소, 병원균이 유입돼 일어나는 염증 및 면역질환) 개선 ▲면역조절 기능(염증억제 및 알러지 예방) ▲장내 pH 균형 회복 ▲푸조 박테리아(잇몸질환을 일으키는 대표적인 박테리아) 증식 억제 ▲독소 차단 및 분해·배출 ▲유해균 생성 및 활동 억제 ▲지방 쌓이는 것 조절 및 비만 예방 ▲천연항생물질 생성(항암작용, 염증 억제작용) 등의 기능을 합니다.

◇ 설명대로라면 유산균중 ‘포스트바이오틱스’가 우리 장내 미생물에 도움을 주는 것 같습니다. 좀 더 자세한 설명을 해주시죠.

- ‘프로바이오틱스’가 우리 몸속에서 활동하면서 만들어내는 물질(유산균배양건조물)은 소화를 돕거나 장내 유익균 증가, 내독소 억제, 인체의 나쁜 물질들이 혈액으로 들어가지 않도록 하고 장내 밀착결합 구조를 탄탄하게 하는 등 우리 몸에서 좋은 역할을 하는 것은 유산균 자체가 아니라 유산균배양건조물이라는 것이 많은 연구를 통해 밝혀졌습니다.

또한, 이미 유럽이나 미국 등 선진국에서는 프로바이오틱스와 프리바이오틱스, 포스트바이오틱스를 섞은 복합제가 소위 ‘4세대 유산균’이라고 해서 ‘포스트바이오틱스’라는 이름으로 출시되고 있습니다. 유산균에 대한 기본개념으로 자리 잡고 있는 만큼 국내에서도 조만간 ‘포스트바이오틱스’ 시장이 열리지 않을까 봅니다.

◇ 말씀을 듣고 보니 유산균은 우리 인체 전 분야뿐만 아니라 생물체에도 같이 적용되는 것 같습니다.

- 맞습니다. 사람뿐만 아니라, 우리와 함께 공생하는 반려견, 가축 등도 유산균에 의지하고 있죠. 그 때문에 우리가 연구하는 이 마이크로바이옴, 즉 장내 미생물 분야는 의약뿐만 아니라 식품 분야에서도 향후 무한한 미개척시장이 존재한다고 봐야 합니다.

이 분야에 관한 연구가 어느 때보다 활발히 진행되고 있기 때문입니다. 그 때문에 광운대학교도 경영대학원 내에 바이오의료경영학과를 석사과정으로 개설했습니다.

기능영양학을 경영학으로 접목하는 인재들을 길러내 혁신적인 인재들을 배출하려는 뜻입니다. 이들 학생이 마이크로바이옴 산업화를 주도해서 새로운 직종을 개척하는데 적극적으로 나설 생각입니다.

최종걸 기자 press80@dtoday.co.kr

<저작권자 © 일간투데이 무단전재 및 재배포금지>


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