장내 박테리아가 DNA 손상 줄이는 대사물질 생산 증가시켜
노스캐롤라이나 대학교 라인버거 종합 암 센터의 과학자들과 그들의 동료들이 실시한 최근의 연구는 잠재적인 치사량의 전신 방사선에 노출된 생쥐들이 장에 특정한 유형의 박테리아가 있으면, 방사선 손상을 막을 수 있는 것을 보여주었다.

임상 환경이나 사고 피폭으로 흡수한 방사선은 조직에 손상을 가할 수 있다. 이번 연구에서는 박테리아가 방사선 피폭을 완화시키고 혈액세포 생산의 회복뿐만 아니라 위장관의 수리도 향상시켰다.

연구진은 생쥐 중에서 엘리트층만 장에 방사선의 영향을 강력하게 막아주는 2가지 박테리아, 즉 라크노스피라시에와 엔테로코카시에를 가진 것을 발견했다. 인간에게도 중요한 것은 이 2가지 유형의 박테리아가 방사선 요법을 받은 가벼운 소화기 증상이 있는 백혈병 환자들에게서 많은 것으로 발견되었다는 점이다.

이번 연구는 이 2가지 박테리아가 있는 것이 프로피오네이트와 트립토판이라는 작은 분자들의 생산을 증가시킨 것을 밝혔다. 이들 대사물질은 방사선에 대해 장기적인 보호를 제공하고 골수 줄기세포 생산에 대한 손상을 줄여주고 심한 소화기 문제의 발생을 완화하고 DNA에 대한 손상을 감소시켰다.

이 2가지 대사물질은 어떤 국가에서는 건강 보충제로 구입할 수가 있지만 현재로는 강력한 종류의 방사선에 노출된 사람에게 도움이 될 수가 있다는 증거는 없다. 노스캐롤라이나 대학교 과학자들이 협력한 이번 연구는 이들 유익한 박테리아가 장내 대사물질에 큰 변화를 유발한다고 노스캐롤라이나 대학교 의대의 유전학 교수 겸 라인버거 종합 암 센터 면역학 프로그램 공동 책임자로 교신저자인 제니 팅 박사가 말했다.

저렴한 박테리아와 대사물질, 방사선으로 생기는 손상 막아줘
사고 피폭이나 암 방사선요법이나 방사선 공격으로 인해 다량의 방사선으로 인체 장기가 손상되면 심각한 질병이 생기고 심지어 사망할 수도 있다. 인체의 혈액세포뿐만 아니라 위장관의 조직도 수명이 짧아서 갱신되기 때문에 방사선으로 인한 손상에 특히 취약하다. 그러나 위장관에는 10조 개가 넘는 미생물이 기생하는데, 이들 미생물이 방사선으로 생기는 손상을 제한하는데 중요한 역할을 수행할 수가 있다.

제1 저자로 팅 교수의 실험실에서 일하는 하오 구오 박사는 이렇게 말했다. “급성 방사선 증상을 완화하기 위해 연방정부가 많은 노력을 기울였지만 여전히 오래 계속되는 해결하지 못한 문제이다. 우리 연구가 박테리아와 대사물질에 관한 종합적인 자료를 만들었다. 이 자료는 미래의 미생물군 연구에서 실질적인 치료 표적을 확인하는 강력한 수단이 될 수 있다.”

암 치료에 널리 사용하는 방사선요법은 흔히 소화기 부작용을 일으키기 때문에 연구진은 자신들의 동물실험이 인간에게 어떻게 적용될 수 있는지를 알아보려고 했다.

그들은 듀크 대학교와 메모리얼 슬로언 케터링과 왜일 코넬 의대의 동료들과 공동으로 까다로운 줄기세포 이식 전처치의 일환으로 방사선 치료를 받기로 예정된 백혈병 환자 21명의 대변 표본을 조사했다. 이들 연구진은 설사 기간이 짧은 환자들이 설사 기간이 더 긴 환자들보다 라크노스피라시에와 엔테로코카시에가 상당히 더 많은 것을 발견했다. 이런 연구 결과는 실험동물의 연구 결과와 밀접한 관련이 있었다.

그러나 팅 교수는 그런 결론을 확인하려면 규모가 훨씬 더 큰 연구들이 필요하다고 경고했다. 잠재적으로 인간에게 사용하는 데 있어서 중요한 것은, 라크노스피라시에를 보충 받은 생쥐의 경우 암 방사선 치료의 이득이 줄어들지 않은 것이다.

고용량 방사선 피폭에 대한 효과적인 대항 수단으로 FDA가 승인한 유일한 약물은 과립세포군 촉진인자이지만, 비싸고 잠재적인 부작용이 있다고 팅 교수는 말했다. 그러나 우리가 배양할 수 있는 박테리아와 특히 상대적으로 저렴한 대사물질과 이미 우리가 먹는 식품에 들어있는 성분들이 좋은 대안이 될지도 모른다고 그는 부언했다.

연구진은 방사선 치료를 받는 환자들에게 이런 대사물질을 투여하면 어떤 이득이 있는지를 테스트해보기 위해 곧 사람을 대상으로 임상시험을 실시하는 것을 희망하고 있다.

참조:
H. Guo et al., "Multi-omics analyses of radiation survivors identify radioprotective microbes and metabolites" Science, 2020 Oct 30;370(6516):eaay9097. doi: 10.1126/science.aay9097.