장내미생물(Microbiota)_기초연구본부 선정 R&D 이슈 연구동향

[하은초]

장내미생물(Microbiota)_기초연구본부 선정 R&D 이슈 연구동향(25)

• 등록일2021-12-16
• https://www.bioin.or.kr/board.do?num=313043&cmd=view&bid=tech&cPage=40&cate1=all&cate2=all2&s_str=

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장내미생물(Microbiota)_기초연구본부 선정 R&D 이슈 연구동향(25)

◈목차

1. 장내미생물(Microbiota)이란? 

2. 왜 주목받고 있나?

3. 최근 많은 연구가 이루어지고 있나?

4. 최근 국내·외 연구 동향은?

5. 기초연구사업 지원 현황은?

6. 향후 기초연구사업에서 어떤 연구들이 필요한가?

7. 원천기술 확보를 위해 향후 중점적으로 추진하여야 할 연구주제는?

참고자료

◈본문

1. 장내미생물(Microbiota)이란? 

ㅇ 사람의 피부와 체강에 존재하는 세균, 고세균, 바이러스, 진균 등을 포함하는 전체 미생물집단으로 사람과 생태적 공동체를 이루어 상호작용하면서, 사람의 건강 유지 및 질환 발생에 중요한 작용을 함.

- 인간에 서식하는 대부분의 미생물은 장 내에 서식하며 숙주에 영향을 미치는 다양한 화합물을 생성하고, 음식 소화, 장 내 분비 기능 및 신경 신호 조절, 면역력 강화, 약물 작용 및 대사 조절 등에 중요한 역할을 함. 이러한 장내미생물은 출생 방식, 수유, 생활방식, 약물, 숙주의 유전에 영향을 받음.

- 장내미생물은 숙주 세포 증식 및 혈관 형성에 영향을 주어 장 내분비 기능을 조절하는 것으로 보고되었으며, 장내미생물은 단순히 소화 기능에 도움을 주는 것뿐만이 아닌 감염이나 자가면역, 암, 신경 및 정신과적 질병을 포함한 광범위한 질환 또는 치료에 영향을 미치고 있음.

2. 왜 주목받고 있나?

ㅇ 최근 장내미생물이 단순히 생활환경에 의해 결정되는 것이 아니라 태어나면서 혹은 그전부터 결정되며 다양한 질환의 발생에 영향을 미칠 수 있다는 것이 밝혀짐.

ㅇ 장내미생물(Microbiota)과 다양한 질환과의 연관성 규명

- 장내미생물은 인간의 몸속에서 함께 공존하고 있는 전체 미생물집단임. 인체 내의 미생물은 생체대사 조절과 소화능력, 그리고 각종 질병의 조절 등에 영향을 미치는 것으로 알려져 있음. 또한, 환경변화에 따른 유전자 변형 및 다음 세대로 전달되는 과정 등 인체의 다양한 기능에 영향을 미침. 이런 장내미생물이 최근 당뇨와 비만을 포함하는 각종 대사 관련 질환뿐만 아니라, 알레르기, 비염, 아토피 등의 면역질환, 염증성장질환, 심장병 등 다양한 질환들에도 영향을 미치는 것으로 알려져 있음.

ㅇ 미생물-장-뇌 축 이론(Microbiota-Gut-Brain axis)이란?

- ‘뇌-장 축 이론’은 뇌 기능의 변화가 장 기능에 영향을 준다는 것으로 20세기에 밝혀진 이론이었으나, 장내미생물이 숙주인 인간의 건강에 큰 영향을 미친다는 사실이 보고되면서, 반대 방향의 축 개념으로 ‘미생물-장-뇌 축 이론’으로 바뀌게 됨. 최근 해당 이론을 뒷받침할 수 있는 연구로 자폐증상을 지닌 소아 연령에게 건강한 사람의 장내미생물을 8주간 먹게 하거나 관장을 통해 장내미생물을 투여한 결과 자폐증상이 호전되는 것이 관찰되었음. 이를 통해 치료 방법이 거의 없는 자폐증상이 좋아진다는 것으로 대중의 이목을 끌며 장내세균에 의한 다양한 뇌질환 조절 가능성이 제시되었음.

자가포식 이용한 난치성 질환 치료_기초연구본부 선정 R&D 이슈 연구동향(24)

• 등록일2021-12-15
• https://www.bioin.or.kr/board.do?num=313012&cmd=view&bid=tech&cPage=40&cate1=all&cate2=all2&s_str=

자가포식 이용한 난치성 질환 치료_기초연구본부 선정 R&D 이슈 연구동향(24)

◈목차

1. 자가포식(autophagy)이란?

2. 왜 주목받고 있나?

3. 최근 많은 연구가 이루어지고 있나?

4. 최근 국내·외 연구 동향은?

5. 기초연구사업 지원 현황은?

6. 향후 기초연구사업에서 어떤 연구들이 필요한가?

7. 기초연구사업 결과들이 원천기술 확보로 이어지려면?

8. 향후 중점적으로 추진하여야 할 연구주제는?

참고자료

◈본문

1. 자가포식(autophagy)이란?

ㅇ 자가포식은 세포가 불필요하거나 손상된 세포 구성성분(단백질, 세포기관 등)을 분해하여 재활용하는 생체 기전임. 손상된 세포 구성성분은 세포 내의 다른 성분들과는 격리되어 이중 막에 둘러싸이는데, 이를 자가소포체(autophagosome)라 함. 자가소포체는 라이소좀과 융합하여 라이소좀 내의 가수분해 효소에 의해 손상된 세포 구성성분을 분해한 후 재활용 함. 자가포식은 세포의 항상성 유지 및 세포 생존에 필수적이며, 다양한 세포 스트레스 자극에 의해 활성화됨.

2. 왜 주목받고 있나?

ㅇ 최근 퇴행성신경질환 등 광범위한 난치성 질환의 진단 및 신약개발 가능성 조명

3. 최근 많은 연구가 이루어지고 있나?

ㅇ 자가포식은 다양한 난치성 질환의 진단 및 치료제 타깃으로 조명 받고 있으며, 관련 논문이 지난 십수년간 폭발적으로 증가함.

- 자가포식 연구주제 관련 일정 주기별 논문 출판 수 변화(PubMed 기준)

- 지난 30년(1991-2020년) 간 총 62,213편이 발표되었으며, 이 중 약 60%인 37,000편이 지난 5년 사이에 발표되었음.

- 지난 한 해(2020년) 동안 9,485편이 발표되는 등 최근 연간 1만 편 정도가 발표되고 있음.

알츠하이머 치매 치료_기초연구본부 선정 R&D 이슈 연구동향(23) [R&D Brief 2021-38호]

• 등록일2021-12-14
• https://www.bioin.or.kr/board.do?num=312972&cmd=view&bid=tech&cPage=40&cate1=all&cate2=all2&s_str=

알츠하이머 치매 치료_기초연구본부 선정 R&D 이슈 연구동향(23)

◈목차

1. 알츠하이머 치매란?

2. 기존 알츠하이머 치매 약물 치료

3. 왜 주목받고 있나?

4. 최근 개발되고 있는 치매 치료제는?

5. 최근 국내·외 연구 동향은?

6. 기초연구사업 지원 현황은?

7. 향후 기초연구사업에서 어떤 연구들이 필요한가?

8. 원천기술 확보를 위해 향후 중점적으로 추진하여야 할 연구주제는?

◈본문

1. 알츠하이머 치매란?

ㅇ 치매란 일상생활에 지장을 줄 정도의 현저한 인지기능 저하를 의미함.

- 치매는 정상적으로 생활해오던 사람에게 기억력 장애를 비롯한 여러 인지기능의 장애가 나타나, 일상생활을 혼자하기 어려울 정도로 심한 영향을 주는 상태를 의미하며, 알츠하이머 치매가 가장 흔한 원인(국내 65세 이상 치매 환자 중 74.9%)이며 이외에도 혈관성 치매, 루이체 치매, 전두측두엽 치매 등이 있음. 특히 알츠하이머 치매는 베타-아밀로이드와 타우 단백질의 심한 침착과 동반된 신경퇴행에 의해 발생한 치매를 의미함.

- 알츠하이머 치매의 원인은 아직 불명확한 상태이나 베타-아밀로이드 펩타이드나 타우 단백질이 신경반(neuritic plaque) 혹은 신경섬유다발(neurofibrillary tangle) 형태로 침착되면서 신경세포의 사멸과 신경 퇴행을 유발하여 인지기능 감소로 이어진다는 가설이 대표적 원인임.

- 우리나라 전국 65세 이상 노인인구 중 추정 치매환자 수는 약 79만 명으로 치매 유병률은 10.29%(2019 기준)

- 2019년 우리나라 치매환자 연간 총 국가치매관리비용은 16.5조 원으로 GDP의 0.86%를 차지하며, 2040년에는 약 63.1조로 증가할 것으로 추정됨.

[표 1] 치매환자 발생 추이 추정(2019-2060)

[그림 1] 알츠하이머 치매 발생원인(가설)

2. 기존 알츠하이머 치매 약물 치료

ㅇ 현재 알츠하이머 치매 치료제는 없으나 3종의 아세틸콜린분해효소 억제제, 1종의 NMDA 수용체 길항제 약물만이 미국 FDA 승인 하에 증상 개선 목적으로 사용 중

- 1993년에 아세틸콜린분해효소 억제제가, 10년 뒤인 2003년에 NMDA 수용체

길항제가 미국 FDA의 승인을 받아 임상 현장에서 사용되어 오고 있지만, 그 이후에는 17년이 넘도록 이렇다 할 알츠하이머 치매 신약 개발의 소식이 없는 실정

ㅇ 아세틸콜린분해효소 억제제(Acetylcholinesterase inhibitor, ACEI)

- 정상인의 경우, 뇌의 신경세포에서 아세틸콜린이라는 신경전달물질이 적절히 분비되어 기억력이 유지되고, 학습이 가능함. 그러나 알츠하이머병 환자의 뇌에서는 아세틸콜린 합성과 대사가 감소되어 있어 기억력과 같은 인지기능이 떨어지게 됨.

- 아세틸콜린분해효소 억제제 계통의 약물들은 시냅스에서 가용한 아세틸콜린의 양을 증가시키는 기전으로 치매 환자의 인지기능을 일부 호전시킬 수 있음

- 도네페질(Donepezil), 리바스티그민(Rivastigmine), 갈란타민(Galantamine) 등

- 병의 진행을 막을 수는 없고, 그 경과를 약 6개월에서 2년 이상 늦출 수 있다고 하나 명확한 근거가 없음. 약물 효과가 치매의 초기와 중기에 더 있으며, 별다른 부작용이 없다면 계속 사용하는 경우가 많음.

ㅇ NMDA 수용체 길항제(NMDA receptor antagonist)

- 글루타메이트(glutamate)라는 신경전달물질이 과도하게 활성화되면 NMDA 타입의 글루타메이트 수용체를 통하여 신경세포 손상 및 사멸이 일어날 수 있어 NMDA 수용체를 억제함으로써 신경세포 사멸을 억제하고 병의 진행을 막을 수 있을 것으로 생각됨.

- 메만틴(Memantine)이 경증보다는 중등도 및 중증 알츠하이머병 환자에게서 신경 세포 손상을 막고, 남아있는 신경세포의 생리적 기능을 복원시켜 증상 호전 기대

ㅇ 기타 보조약물: 항산화제

- 노화와 세포 사멸의 과정에는 산화 현상이 일어나고 이 과정에서 발생하는 독성 산소 라디칼이 알츠하이머병의 발병 기전에 관여할 수 있음. 단가아민 산화효소 억제제인 셀레길린(Selegiline)이나 비타민 E(고용량)가 사용될 수 있으나 효능에 있어서 상당한 논란이 있음.