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보건의료

인체 장내세균총에 의한 약물대사의 개인맞춤형 예측 기술 개발 동향 (동향보고서)

인체의 위장관(GI)에 존재하는 다양하고 복합적인 미생물 군집은 인체 생물학과 밀접하게 얽혀 있으며, 필수영양소 및 비타민 합성, 복합 다당류 소화, 동종 미생물 군집에 대한 저항성 및 면역 성숙 같은 많은 과정에 주요하게 관여한다. 인체의 장은 다양한 생화학적 능력을 가진 수백 종의 세균들이 기생하고 있는 중요한 장기이다. 인간이 약물을 섭취하게 되면 간에서 생물 전환 과정이 일어나기도 하지만, 장내세균총이 제일 먼저 경구투여 또는 스스로 섭취한 약물을 대사하거나 화학적 구조를 변경하기도 하고, 상호작용을 하게 된다. 인체 장내세균총 중에 우점종은 Firmicutes, Bac-teroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria 및 Verrucomicrobia가 있다. 하지만 이러한 문(phyla)의 비율은 식이 습관, 나이 및 질병 상태에 따라서 달라질 수 있다. 인체 장내에 공생하는 미생물총의 총 유전자 수는 약 330만 개이고 특징적으로 고유한 유전자들이며, 이러한 유전자 수는 인간 유전자 함량의 약 150배에 달한다. 이러한 거대한 유전자 수로 인하여 수많은 약물류와 생체 물질들을 대사하고 약리학적 효과를 직간접적으로 조작할 수 있어 인체 내에서 발생하는 대사 반응의 레퍼토리를 확장할 수 있는 간을 능가하는 장내 큰 효소 저장소로서의 역할도 한다.
비경구투여된 약물과 그 대사체도 담즙 분비를 통해 장에 도달할 수 있기 때문에 흡수 전 또는 흡수 후에 일부 투여된 약물은 인체의 장내미생물총이 있는 소장 및 대장에서 상당한 시간을 보내게 된다. 흥미롭게도 최근 연구에 따르면 수십 개의 약물이 장내세균총을 이루는 단일 균종들에 의해서 대사되는 것으로 밝혀졌다. 따라서 장내미생물총의 유전체 구성과 기능을 연구하는 것이 약물대사의 개인맞춤형 예측 기술을 개발하는 데 매우 중요하다. 특히 약물 상호작용과 관련이 있기 때문에 개인 간의 상당한 변동성을 설명하는 데도 매우 유용하다.
그럼에도 불구하고 장내세균총에 기인한 단일 세균들에 의한 수십 개의 약물이 대사되는 현상에 대한 정도는 많이 알려져 있지 않다. 하지만 최근에 미국 Princeton 대학의 Donia 교수 팀이 인체 장내세균총에 의한 저분자 약물들의 대사 능력을 매핑하기 위한 정량적 실험방법[이하, microbiome-derived metabolism(MDM)-screen]을 개발하여 상당한 주목을 받고 있는 상태이다.
이 보고서에서는 MDM-screen 같은 인체 장내세균총에 의한 약물대사의 개인맞춤형 매핑 기술에 대한 최근 연구 동향에 관해서 전반적으로 소개하고자 한다.

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댓글 1

손지훈(htlaz) 2022-11-24

사람 몸이 정말로 신비롭습니다 그래서 神을 믿을 수 밖에 없군요 저로서는.항상 잘 읽고 있습니다 이번에도 수고하셨고요.

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