장 속 박테리아가 약효를 떨어뜨린다? 최근 연구가 전하는 흥미로운 사실
우리는 흔히 약물이 체내에 들어가면 그 자체로 효과를 발휘한다고 생각합니다. 하지만 새로운 연구에 따르면 우리의 장 속에 있는 미생물들이 상황을 전혀 다르게 만들 수 있습니다. 미국 피츠버그 대학교와 예일 대학교의 연구팀은 장내 상주하는 일반 세균들이 어떤 특정 경구 약물에 영향을 미칠 수 있음을 발견했습니다. 그 결과가 최근 '네이처 케미스트리(Nature Chemistry)'에 발표되었습니다.
- GPCR과 장내 미생물의 관계
먼저 이해해야 할 부분은 GPCR, 즉 G 단백질 결합 수용체에 관한 것입니다. 이는 인체의 다양한 세포 내 정보 전달 경로에서 중요한 역할을 담당하는 수용체로, 미국 식품의약국(FDA)에서 승인한 약 400종 이상의 약물이 GPCR을 타겟으로 작용합니다. 이러한 GPCR을 대상으로 하는 약물들은 편두통, 우울증, 제2형 당뇨병, 전립선암 등 흔한 질환의 치료에 사용됩니다.
연구의 첫 저자 피츠버그 약학대학교의 Qihao Wu 교수는 "GPCR을 겨냥한 약물이 장내 미생물과 어떻게 상호작용하는지를 이해하는 것은 개인 맞춤형 의약 발전에서 매우 중요하다"고 설명합니다. 이는 곧 약물 설계와 치료법 최적화에 새로운 길을 열어 모든 개인에게 더 안전하고 효과적인 치료를 보장할 수 있습니다.
- 약물의 상이한 효과와 장내 미생물
한 사람이 복용하는 약물의 효과가 개인마다 다른 이유는 무엇일까요? 나이, 유전자 구성, 식단 등 다양한 요소가 영향을 미칠 수 있습니다. 더 최근에 밝혀진 바로, 우리 장 속의 미생물들이 경구로 복용되는 약물을 대사하여 약물의 화학 구조를 변화시키고 효과에 영향을 줄 수 있다는 것입니다.
이에 따라 Wu 교수와 예일 대학교 연구팀은 장내의 30개 일반 세균주로 구성된 인공 미생물 군집을 만들었습니다. 그런 다음, 각 127개의 GPCR 타겟 약물을 세균에 추가하고, 이러한 약물들이 어떻게 화학적으로 변형되는지를 측정했습니다.
- 연구 결과: 약물 변형의 중요한 발견
실험 결과, 시험한 약물 127개 중 30개가 세균군에 의해 변형되었으며, 그 중 12개 약물은 원래의 농도가 크게 감소할 정도로 강하게 대사되었습니다. 특히 조현병과 양극성 장애 치료에 자주 사용되는 약물인 일로페리돈(iloperidone)이 눈에 띄었습니다. Morganella morganii라는 특정 세균이 이 약물을 다른 화합물로 변형하여 그 효과를 약화시킬 수 있음을 연구진은 실험실과 생쥐 실험을 통해 확인했습니다.
연구는 특정 장내 세균이 GPCR-타겟 약물의 효과를 떨어뜨릴 수 있음을 시사합니다. 하지만 Wu 교수는 사람에게서 어떤 영향을 미칠지 더 많은 연구가 필요하며, 환자들이 자신의 약물 복용을 중단하거나 변경하지 않도록 주의해야 한다고 경고했습니다.
- 연구의 의미와 미래 방향
이번 연구는 GPCR 약물의 일부에 초점을 맞췄지만, 이 방법은 경구로 복용되는 모든 화합물에 보다 광범위하게 적용될 수 있다고 Wu 교수는 설명합니다. 그는 "이 연구를 통해 장내 박테리아와 식품 내 화합물의 상호작용을 조사할 수도 있습니다. 예를 들어, 옥수수 내 피토케미컬 몇 개가 장벽 기능에 영향을 미칠 수 있음을 확인했습니다. 흥미로운 것은 장내 미생물이 이러한 피토케미컬로부터 우리를 보호하여 해독할 수 있다는 관측입니다"라고 밝혔습니다.
Wu 연구실의 다음 목표는 이러한 생체 변형에 관여하는 대사 경로를 해독하여 치료 효능을 향상시키고 식품 및 약물 안전성을 높이는 전략을 구체화하는 것입니다. 연구의 공동 저자로는 예일 대학의 Deguang Song, Yanyu Zhao, Andrew Verdegaal 박사 및 기타 연구진이 참여했습니다. 이 연구는 주로 미국 국립 일반 의학 연구소(National Institute of General Medical Sciences)의 지원하에 진행되었으며, 추가적으로 국립보건원(NIH)의 지원을 받았습니다.
이 연구는 우리 몸에서 미생물의 영향이 얼마나 강력하며 의도치 않게 약물의 효과를 좌우할 수 있다는 사실을 상기시킵니다. 따라서 의사와 연구자들은 이러한 상호작용을 고려하여 개별 환자들의 치료를 설계하고, 더 나아가 개인 맞춤형 의료 서비스를 진화시켜 나가는 데 중요한 기반이 될 것입니다. 정리하자면, 장내 미생물과 약물 간의 상호작용을 실시간으로 모니터링하고 이해하는 것이 앞으로의 의료 산업에 큰 변화를 가져올 가능성이 큽니다. 이를 통해 특정 약물에 대한 반응을 예측하고, 더 정밀한 치료법을 개발할 수 있는 시대가 가까워지고 있습니다. 앞으로도 이러한 연구가 의료의 미래를 어떻게 변화시킬지 기대해 볼 만합니다.
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