CJ바이오사이언스는 한국인을 대상으로 전 생애주기에 걸친 장내 마이크로바이옴 구조를 체계적으로 분석한 연구 결과를 발표했다고 19일 밝혔다. 이번 연구는 건강한 한국인 정상인을 대상으로 연령에 따른 장내 미생물 구성, 핵심 균주, 기능적 특성 및 생태 구조 변화를 종합적으로 규명한 것이 특징이다.

연구진은 건강한 한국인 683명으로부터 확보한 728개의 분변 샘플을 대상으로 16S rRNA 유전자 시퀀싱, 샷건 메타지놈 분석, 대규모 균주 배양 및 머신러닝 분석을 통합 수행했다. 이를 통해 유아기부터 노년기까지 생애주기 전반에 걸친 장내 마이크로바이옴의 기준 구조를 도출했다.

분석 결과, 장내 미생물의 다양성, 핵심 균주, 기능 경로는 연령에 따라 뚜렷한 변화를 보였다. 특히 생애주기 전반을 아우르는 코호트 분석을 통해 한국인 정상인 집단에서 6개의 인구 집단 수준 장 유형(enterotype)이 규명됐으며, 연령이 증가할수록 장 유형의 분화 양상이 뚜렷해지는 경향이 확인됐다.

생태 네트워크 분석에서는 연령대별로 서로 다른 미생물 군집 구조와 상호작용 패턴이 관찰됐다. 유아기, 청소년기, 성인기, 노년기에서 장내 미생물 간 연결 구조가 단계적으로 전환되는 양상이 나타났으며, 동일한 성인기 내에서도 젊은 성인과 중·장년층 간 생태 구조 차이가 확인됐다. 이는 장내 미생물 변화가 단순한 균 비율 변화가 아닌 생태 구조의 재편 과정임을 보여준다.

또한 머신러닝 기반 분석 결과, 장내 마이크로바이옴 데이터를 활용한 연령 예측 모델에서 실제 연령과 높은 상관관계가 확인돼 연령 관련 장내 미생물 신호의 일관성이 검증됐다.

생태 분석 결과, 한국인 장내 마이크로바이옴은 6개의 인구 집단 수준 장 유형으로 구분됐으며, 각 장 유형과 연령대에 따라 상대적으로 부족해지는 핵심 미생물이 서로 다르게 나타났다. 이는 장내 미생물 불균형 양상이 연령과 장 유형에 따라 상이하게 나타날 수 있음을 시사한다.

연구진은 이러한 차이를 바탕으로, 모든 사람에게 동일한 식이섬유를 적용하는 방식이 아니라 장 유형과 연령대를 함께 고려한 MAC(Microbiota Accessible Carbohydrate, 미생물 이용 가능 탄수화물) 접근이 필요하다는 점을 제시했다. 개인의 장내 생태 구조와 생애주기에 따라 미생물이 이용 가능한 탄수화물 특성이 달라질 수 있으며, 정밀한 탄수화물 설계가 장내 미생물 균형을 이해하는 데 중요한 요소로 작용할 수 있다는 설명이다.

이번 연구에서는 대규모 배양 기반 접근을 통해 기존 메타지놈 분석만으로는 확인이 어려웠던 미배양 균주 다수를 확보했다. 총 1만 1,000여 개 이상의 균주가 분리·동정됐으며, 이를 통해 한국인 장내 마이크로바이옴의 균주 수준 다양성이 확장됐다.

CJ바이오사이언스 관계자는 “최근 젊은 세대를 중심으로 서구화된 식습관과 식이섬유 섭취 감소가 장내 마이크로바이옴 구성 변화와 연관될 수 있다는 보고가 이어지고 있다”며, “이러한 환경 변화 속에서 연령과 장내 생태 구조를 함께 고려한 분석의 중요성이 커지고 있으며, 이번 연구는 한국인을 대표하는 전 생애 장내 마이크로바이옴 기준 지도와 핵심 미생물 생태 프레임워크를 제시했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다. 이어 “이번 연구 결과는 향후 마이크로바이옴 연구와 정밀 영양 접근을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다.