신경전달물질 GABA, 장내 미생물 성장인자로 드러나
장내 미생물 이용한 우울증 치료제 개발 가능성 제시해
우리 학교 김기현(약학) 교수 연구팀이 신경전달물질 *GABA 생성에 관여하는 장내 미생물의 체내 존재 여부와 이들이 실제로 우울증 발병과 연관이 있음을 증명하는 데 성공했다. 본 연구는 ‘Bacteroides fragilis(Bacteroides)’가 장내에 있을 때만 성장하는 특정 장내 미생물 ‘KLE 1738’을 발견하고 이를 공생배양법과 활성추적분리법을 통해 주요 성장인자가 GABA라는 사실을 확인했다. 연구팀은 유전체 기반 대사 모델링을 통해 GABA를 생산하는 미생물과 의존하는 미생물을 예측해 확인했다. 또한, 건강한 사람으로부터 기증받은 대변 시료의 전 사체 분석을 통해 GABA 생성 경로가 △Bacteroides △Escherichia △Para bacteroides 종에 의한 것임을 증명했다.
특히 GABA 관련 반응과 연관된 질환인 주요우울장애 환자들의 기능자기공명영상법(fMRI) 분석을 통해, GABA 생성과 관련된 Bacteroides 장내 미생물이 상대적으로 많으면 우울증과 관련된 뇌 질환 발병이 적어질 수 있음을 통계학적으로 증명했다.
인간의 장내미생물군은 면역반응과 신경계를 포함하는 다양한 기능 및 질환 발병에 영향을 준다고 알려져 있다. 그러나 주변 환경의 박테리아로부터 제공되는 주요 성장인자가 공급되지 못해 배양에 어려움을 겪고 있다. 이는 그동안 장내 미생물 연구의 현실적인 장애물로 작용했으며 23~65%의 장내 미생물은 현재 실험실 배양이 어려운 상태다.
김 교수는 이번 연구 결과에 대해 “장내미생물군의 상호작용이 특정 저분자 물질에 의해 이뤄진다는 것을 이해하는데 미생물 배양기술과 천연물화학 분야가 융·복합적으로 응용된 첫 사례”라고 강조했으며 “본 연구를 통해 장내 미생물을 이용하는 새로운 우울증 치료제 및 예방법의 개발 가능성을 제시할 수 있다”고 설명했다.
한편, 대표적인 신경전달물질로 알려진 GABA가 장내 미생물의 주요한 성장인자로 밝혀져 학계의 이목을 끌었으며, 본 연구는 미생물 분야의 세계적인 학술지 『Nature Microbiology』(Impact Factor 14.174)에 발표됐다.
*GABA(가바)=중추 신경계의 중요한 억제성 신경전달물질로, 뇌의 대사와 순환 촉진 작용을 한다. 글루타민산, 글라이신과 함께 포유류의 중추 신경계에서 가장 일반적으로 쓰이는 신경전달물질 중 하나다.