저널: Cell Host & Microbe (Cell Press) 온라인 공개일: 2026년 8월 20일 연구팀: 연세대학교 중심 (Jihyun F. Kim, Sun Ha Jee, Yong Chan Lee, Tae Il Kim 등) DOI: 10.1016/j.chom.2026.07.007
1. 연구 배경과 목적
인체 마이크로바이옴은
구강과 장에서 공간적으로 분리되어 있지만,
구강 세균이 장으로 전이(ectopic colonization)되어 질병에 영향을 줄 수 있다는 증거가 늘어나고 있습니다.
특히
위암(GC)과 대장암(CRC)에서
구강 유래 세균(Fusobacterium nucleatum 등)의 역할이 주목받아 왔습니다.
이 연구는
**구강에서 장으로의 미생물 전이(Mouth-to-Gut transmission)**를 정량적으로 측정하는 지표를 만들고,
이를 이용해 비침습적 암 진단이 가능한지 검증했습니다.
2. 연구 방법
대상자: 총 507명
건강한 대조군(HC): 129명
대사질환군(MS/HT, HL/T2D 등): 215명
위암(GC, 치료 전): 77명
대장암(CRC, 치료 전): 86명
샘플: 각 개인별로 구강(침/구강 샘플)과 대변을 쌍으로(paired) 수집
분석 방법: 16S rRNA 유전자 시퀀싱 → ASV(Amplicon Sequence Variant) 수준으로 분석 (종 수준보다 훨씬 정밀한 서열 변이 단위)
핵심 지표 개발: MF transmission index (Mouth-to-Feces transmission index)
같은 사람에서 구강과 대변에 **100% 동일한 서열(ASV)**이 공유되는 비율을 계산
공식 개념: (공유된 ASV의 대변 내 풍부도) / (전체 대변 ASV 풍부도) × 100
3. 주요 결과
① MF index가 암 환자에서 크게 증가
건강한 사람 대비 위암·대장암 환자에서 MF index가 약 2.6~3.0배 높음
대사질환 환자군에서는 유의한 증가가 없음 → 암 특이적 현상
음주, 운동, BMI 등 교란 요인을 보정해도 결과 유지
② 암 종류별 차이
위암: 주로 구강 마이크로바이옴 변화 두드러짐
대장암: 대변 마이크로바이옴 변화가 더 뚜렷
③ 진단 성능
전이된 미생물(transmitted taxa)을 이용해 Random Forest 분류 모델 구축
7개 독립 코호트에서 검증 → 위암/대장암을 높은 정확도로 구분
특히 구강 샘플만으로도 진단이 가능
대장암의 경우, 구강 샘플 기반 모델의 민감도가 기존 **분변잠혈검사(FOBT)**보다 높음 (약 92.9% vs 약 61%)
④ 다른 관련 지표
MF index가 숙주의 대사·염증 지표와 강한 상관관계를 보임
종양 조직까지 포함한 추가 분석에서 mouth-to-tumor, tumor-to-feces 전이 패턴도 확인
4. 연구의 의미와 한계
의미
기존에 “구강 세균이 장에 있다”는 현상을 개인 수준의 정량 지표로 전환
침만 헹구는 수준의 간단한 검사로 위암·대장암 조기 진단 가능성을 제시
암 검진 패러다임을 침습적 검사나 대변 검사에서 구강 검사로 전환할 수 있는 근거 마련
한계
16S 기반이라 종/균주 수준의 완전한 확인에는 한계가 있음
인과관계(전이가 암을 일으키는지, 암이 전이를 촉진하는지)는 아직 명확하지 않음
실제 임상 적용을 위해서는 대규모 전향적 연구가 필요
5. 결론
이 연구는
**구강-장 미생물 전이(MF index)**가 위암과 대장암의 강력한 바이오마커가 될 수 있음을 보여주었으며,
구강 ASV와 대변 ASV 중 **완전히 동일한 서열(Shared ASVs)**을 찾아 전이된 미생물을 정의
MF index = (공유 ASV의 대변 내 풍부도 / 전체 대변 ASV) × 100
하단 왼쪽: ROC 곡선
구강·대변 샘플 모두에서 Binary(유무)와 Abundance(풍부도) 기반으로 위암·대장암을 구분
특히 대변 샘플에서 CRC 진단 AUC가 0.88~0.90으로 높음
하단 오른쪽: FOBT와 비교
Oral MF-ASV model과 Fecal MF-ASV model이 기존 분변잠혈검사(FOBT)보다 대장암 민감도가 훨씬 높음
2. Figure (다양성·구조 분석)
Panel A: 연구 설계 재확인 + 속(Genus)·종(Species) 수준에서의 분류 성능
종 수준이 속 수준보다 성능이 더 좋음 (CRC에서 Species AUC 0.81~0.82)
Panel B: 구강과 대변의 Shannon diversity 상관관계
건강한 사람과 대사질환군에서는 상관관계가 거의 없음
**위암(GC)**에서만 유의한 양의 상관관계(ρ=0.29, p=0.011) → 위암에서 구강-장 연결성이 강화됨
Panel C~E: PCoA (주좌표분석)
C: 구강 vs 장 전체 → 완전히 다른 군집 구조 (명확히 분리)
D (구강): 그룹 간 구분이 상대적으로 약함
E (대변): 그룹 간 구분이 더 뚜렷함 (특히 CRC)
3. MF index 정의와 그룹 간 비교 + 종 수준 분석
Panel A: MF index 계산 방식 도식화
Panel B: 그룹별 MF transmission index 비교
HC와 대사질환군은 낮고, GC와 CRC에서 유의하게 높음 (p < 0.01)
암 환자에서 구강 세균이 장으로 더 많이 전이됨을 정량적으로 보여줌
Panel C~F: 종 수준에서 MF index vs 구강 내 평균 풍부도
C (HC): 일부 Actinomyces, Haemophilus 등이 높은 MF index
D (대사질환): Neisseria, Prevotella, Rothia 등
E (위암): Veillonella, Aggregatibacter, Streptococcus 계열이 두드러짐
F (대장암): Fusobacterium nucleatum, Peptostreptococcus stomatis, Parvimonas micra, Gemella 등 구강 병원성 세균이 강하게 enrichment
4. 암 병기별 enrichment와 임상 지표 상관관계
Panel A: 위암(GC) enrichment MF 세균
Streptococcus parasanguinis, Veillonella atypica, Streptococcus vestibularis, Streptococcus anginosus, Granulicatella sanguinis 등이 건강한 사람 → 조기 위암 → 진행 위암으로 갈수록 대변 내 풍부도가 증가
Panel B: 대장암(CRC) enrichment MF 세균
Peptostreptococcus stomatis, Streptococcus anginosus, Fusobacterium periodonticum, Parvimonas micra, Fusobacterium nucleatum 등이 병기가 진행될수록 대변에서 증가
Panel C: 임상 지표와의 상관관계
Veillonella atypica가 콜레스테롤, LDL, HbA1c, Free T4, TSH, GGT, 혈압, 백혈구 수 등과 유의한 상관
일부 세균은 글로불린, 비타민D와도 연관
→ MF 전이 세균이 단순 암 마커를 넘어 숙주 대사·염증 상태와도 연결되어 있음을 시사
종합 해석
이 그림들은 논문의 핵심 메시지를 시각적으로 잘 보여줍니다.
구강과 장의 미생물 구획화가 암에서 깨진다.
그 정도를 MF index로 정량화할 수 있다.
이 지표와 전이 세균을 이용하면 구강 샘플만으로도 위암·대장암을 높은 성능으로 구분할 수 있다.
특히 대장암에서는 기존 FOBT보다 우수하다.
전이된 세균들은 암 병기와 숙주 대사 지표와도 연관된다.
지역사회 거주 성인에서
구강 세균이 장으로 이동(translocation)하는 현상을 고해상도로 확인하고,
그 관련 요인과 장내 미생물 구성에 미치는 영향을 분석한 관찰 연구입니다.
연구 배경
장내 미생물 불균형(dysbiosis)에서 구강 세균의 이형성 증가(ectopic enrichment)가 관찰되며, 이는 IBD나 대장암 등과 연관될 수 있습니다.
타액과 음식물을 통해 구강 세균이 지속적으로 삼켜지지만, 위산·담즙 등의 장벽을 넘어 장에 실제로 도달·정착하는지에 대한 증거가 부족하고 논란이 있었습니다.
이 연구는 PacBio 단일분자 장독(long-read) 시퀀싱으로 16S rRNA 유전자 전체 길이를 분석하고, ASV(Amplicon Sequence Variant, 1염기 차이까지 구분) 방식을 적용해 고해상도로 구강-장 미생물 연결을 검증했습니다.
방법
대상: 일본 Hisayama 지역 거주 성인 144명(연령대별 고르게 선정)의 타액-대변 쌍 샘플.
분석: PacBio Sequel II/IIe로 full-length 16S rRNA 유전자 시퀀싱 → DADA2 기반 ASV 분석 → eHOMD 및 SILVA 데이터베이스로 종 수준까지 분류.
공유 ASV(타액과 대변에서 동일한 ASV)를 정의하고, 임상 요인(나이, 치석 축적 등)과의 연관성 및 장내 미생물 구성 변화를 평가.
주요 결과
타액과 장 미생물 구성은 명확히 달랐지만, 72.9%의 대상자에서 적어도 1개의 ASV가 타액과 장에서 공유되었습니다.
공유 ASV가 장 미생물에서 차지하는 비율: 0.0~63.1%(중앙값 0.14%).
자주 검출된 공유 세균: Streptococcus salivarius, Streptococcus parasanguinis 등.
공유 ASV의 총 상대 풍부도는 고령자와 치석(dental plaque) 축적이 많은 사람에서 유의하게 높았습니다.
이는 유익균 감소와 잠재적 병원성 세균 증가 등 장 상주 미생물 구성 변화와 관련이 있을 수 있음을 시사합니다.
결론 및 의의
지역사회 성인에서도
구강 세균이 장으로 이동하는 현상이 고해상도로 확인되었습니다.
노화와 치석 축적이 장내 구강 세균 증가에 기여하며, 이
는 장내 미생물 구성 변화와 연관될 수 있습니다.
구강 건강 관리가 장 미생물 균형에 영향을 줄 수 있다는 점을 시사하는 연구입니다.
건강한 소아와 성인을 대상으로
구강(타액)과 장(대변) 미생물군 사이의 공유 세균을 확인하고,
연령에 따른 차이를 분석한 연구입니다.
병적 상태가 아닌 건강한 상태에서도
구강-장 세균 이동(translocation)이 비교적 흔하게 일어난다는 점을 보여줍니다.
연구 배경
구강과 장은 해부학적으로 연결된 소화관의 일부이지만, 두 환경의 미생물군 관계를 동시에 연구한 경우는 드뭅니다.
구강 세균의 장 이동은 주로 질병 상태에서 연구되어 왔으며, 건강한 사람에서의 근거는 부족했습니다.
연령에 따른 미생물군 성숙 과정과 구강-장 공유 세균의 지속성 여부를 함께 살펴보는 것이 목표였습니다.
방법
대상: 건강한 소아 39명 + 건강한 성인 97명 (총 136명).
샘플: 동일 개인의 타액과 대변을 수집 (최대 3일 이내).
분석: 16S rRNA 유전자 V4 영역 시퀀싱 → Amplicon Sequence Variant (ASV) 분석.
동일 개인에서 구강과 장에 동시에 존재하는 ASV를 ‘공유 ASV’로 정의하고, 소아·성인 간 비교를 수행했습니다.
Amplicon Sequence Variant (ASV) 분석.
미생물 DNA를 분석할 때, 아주 작은 염기 차이(심지어 1개)까지 구분해서 “진짜 다른 세균”으로 인정하는 가장 정밀한 단위입니다.
비유로 이해하기 예전 방식(OTU)은 이렇게 했습니다:
“비슷하면 같은 그룹으로 묶자” (예: 97% 이상 같으면 같은 OTU)
그래서 실제로 조금 다른 세균도 하나로 뭉뚱그려 버리는 경우가 많았습니다.
ASV는 다릅니다:
한 글자라도 다르면 다른 것으로 인정합니다.
DNA 시퀀싱 과정에서 생긴 오류를 먼저 교정한 뒤, 진짜로 존재하는 서열만 남깁니다.
결과적으로 “이 세균은 저 세균과 1개 염기가 다르다”는 것까지 정확하게 구분해 줍니다.
주요 결과
구강과 장 미생물군은 전체적으로 매우 달랐지만, 동일 개인에서 공유되는 ASV가 61개 확인되었습니다 (전체 ASV의 1.6%).
참가자의 **96%**에서 최소 1개 이상의 공유 ASV가 검출되었습니다.
이 중 26개 ASV(18개 속)는 소아와 성인 모두에서 공통적으로 나타났습니다. 주요 속: Actinomyces, Rothia, Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella, Alistipes, Fusobacterium, Neisseria, Haemophilus, Akkermansia, Streptococcus, Veillonella, Christensenellaceae R-7 group 등.
공유 ASV의 **62%**가 구강에서 더 풍부하게 존재 → 구강 → 장 방향 이동이 주요 경로일 가능성을 시사.
연령 관련:
소아 전용 ASV 약 12%, 성인 전용 ASV 약 52%로 구성 차이가 뚜렷함.
미생물 다양성은 비교적 안정적이었으나, 45세 이후 유의한 변화가 관찰되었습니다.
소아에서 시작되어 성인까지 지속되는 공유 세균이 존재한다는 점은, 단순한 일시적 통과가 아니라 지속적 정착 가능성을 시사합니다.
결론 및 의의
건강한 사람에서도 구강과 장 사이에 소수의 특정 세균이 공유되며,
이는 어린 시절부터 시작되어 성인기까지 이어질 수 있습니다.
구강에서 장으로의 이동이 주요 경로로 보이며,
이 현상은 이전에 생각했던 것보다 건강한 사람에서 더 흔할 수 있습니다.
Figure 1 (벤다이어그램 + 원형 그래프)
구강과 장에서 발견된 ASV의 전체 분포
장에서만 발견된 ASV: 2,329개
구강에서만 발견된 ASV: 1,343개
두 환경 모두에서 발견된 ASV: 95개
그 중 같은 사람의 구강과 장에서 동시에 검출된 ASV: 61개
아래 원형 그래프는 이 61개 ASV가 어느 속에 속하는지, 그리고 어느 쪽에서 더 많은지를 보여줍니다.
분홍색 부분: 구강에서 더 풍부한 ASV (대부분이 여기 해당 → 구강 → 장 이동이 주된 방향이라는 근거)
파란색 부분: 장에서 더 풍부한 ASV
연두색: 양쪽에서 비슷한 수준
주요 속(Genus)들: Streptococcus, Veillonella, Rothia, Actinomyces, Prevotella, Haemophilus, Bacteroides 등이 보입니다.
Figure 2
연령에 따른 전용 ASV 수
구강 전용 ASV 중
소아에서만: 211개
성인에서만: 710개
장 전용 ASV 중
소아에서만: 269개
성인에서만: 1,310개
→ 성인으로 가면서 새로운 ASV가 많이 생기는 것을 알 수 있습니다. (미생물군이 성숙하면서 구성이 달라진다는 의미)
Figure 3
소아 전용 / 성인 전용 / 공통 ASV의 속(Genus) 목록
왼쪽 (소아 전용): Actinomyces, Atopobium, Corynebacterium, Abiotrophia, Weissella, Streptococcus, Oribacterium 등
가운데 (소아+성인 공통): Rothia, Solobacterium, Streptococcus, Gemella, Veillonella, Akkermansia, Bacteroides, Prevotella, Haemophilus 등 → 이 세균들은 어린 시절부터 성인까지 계속 공유될 가능성이 높음
오른쪽 (성인 전용): Bifidobacterium, Rothia, Enterococcus, Limosilactobacillus, Lactococcus, Parvimonas, Campylobacter, Bilophila 등
Figure 4 (PCO 분석)
구강과 장 미생물군의 전체적인 구성 차이
파란색 점: 장(대변) 샘플
빨간색 삼각형: 구강(타액) 샘플
두 그룹이 명확히 분리되어 있습니다. → 구강과 장 미생물군은 전체적으로는 매우 다르다는 것을 시각적으로 보여줍니다. (PCO1이 전체 변이의 47.2%를 설명)
Figure 5 (막대 그래프)
문(Phylum) 수준에서의 구성 비교
문 (Phylum)장 (Faeces)구강 (Saliva)
Bacillota (주황색)
가장 많음
많음
Bacteroidota (하늘색)
많음
적음
Pseudomonadota (초록)
적음
많음
Actinomycetota
매우 적음
조금 있음
Fusobacteriota
적음
적음
→ 장에는 Bacillota와 Bacteroidota가 압도적이고, 구강에는 Pseudomonadota(예: Neisseria, Haemophilus 등)의 비율이 상대적으로 높습니다.
전체적으로 이 그림들이 말하는 것
구강과 장은 전체적으로 매우 다른 미생물군을 가지고 있다.
그럼에도 불구하고 같은 사람의 구강과 장에서 동시에 발견되는 ASV가 61개나 있다.
그 중 상당수가 구강에서 더 풍부하다 → 구강에서 장으로 이동하는 방향이 주된 것으로 보인다.