생명공학대학 시스템생명공학과 차창준 교수 연구팀이 국가별 항생제 사용량에 따른 장내 마이크로바이옴 항생제 내성 유전자의 종류·양의 상관관계를 밝혀냈다. 

차 교수팀은 영국 크리스 퀸스(Chris Quince) 박사와 3개 대륙 10개 국가를 대상으로 공동 연구를 진행해 장내 바이크로바이옴 항생제 내성 유전자의 종류와 양이 항생제 사용량에 따라 증가한다는 점을 규명하는 데 성공했다. 

공동 연구팀은 인체 장내 미생물 메타게놈 서열 데이터 8972개를 분석했다. 그 결과 국가 간 내성 유전자 차이는 대부분 특정 세균 종에 한정된 내성 유전자가 아닌 다수의 세균 종이 공유하는 내성 유전자임을 확인했다. 수평적 이동을 통해 확산 가능한 이동성 내성 유전자로 인해 국가 간 내성 유전자 차이가 발생한다는 것이다. 

연구에 따르면, 인체 장내 마이크로바이옴이 보유한 내성 유전자 프로파일은 개인 간 차이를 보인다. 연구팀은 이러한 개인차를 두 개의 내성체 타입(resistotype)으로 분류했다. 그 결과 빈도가 낮은 타입에서 전반적인 내성 유전자 빈도가 높으며 특정 항생제 내성과 관련이 있음을 발견했다. 질환 유무, 항생제 사용 유무에 따라 두 가지 내성 타입 간 비율이 뚜렷한 차이를 보인다는 점도 확인했다. 

이번 연구 결과는 항생제 사용이 인체 장내 마이크로바이옴의 내성 유전자가 증가되는 방향으로 진화적 선택 압력을 준다는 기존 가설을 대규모 집단의 장내 메타게놈 데이터를 이용해 규명했다는 점에서 큰 의미가 있다. 

현재 전 세계 의료 현장에서는 내성균의 증가 추세를 완화하기 위해 항생제 사용에 대한 청지기 역할을 하는 ‘항생제 스튜어드십(Stewardship)’의 중요성을 제기하고 있다. 차 교수팀의 연구성과는 이러한 주장의 근거가 될 수 있을 전망이다. 

이번 연구의 제1저자는 CJ 바이오사이언스에 재직 중인 이기현 박사가 맡았다. 보다 상세한 연구성과는 Nature Communications지에 3월 2일자로 게재된 ‘Population-level impacts of antibiotic usage on the human gut microbiome’ 논문을 통해 확인 가능하다.