장내 마이크로바이옴이 면역체계에 어떤 영향을 끼치는지에 대한 연구가 집중되고 있는 가운데 호주 멜버른의 모나시대 중앙의대(Monash University’s Central Clinical School) 연구팀은 천식 치료에 새로운 전략을 제시할 수 있는 두 개의 물질을 ‘재발견’ 했다. 

그 중 하나는 L-타이로신(L-tyrosine)으로서 아미노산 보충제다. 처방전 없이 구입할 수 있다. 이에 따라 연구자들은 이를 패스트트랙으로 임상시험을 시행, 효과를 확인할 계획이다.  

이 대학 토마스 와이피치(Tomasz P. Wypych) 연구원(제1저자) 등은 타이로신이 장내에서 대사돼 생성되는 p-크레솔 황산염(p-cresol sulfate)이 코로나-19 환자의 급성호흡곤란증후군(Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS)을 치료하는 데도 사용될 수 있다는 내용의 논문을 학술지 ‘네이처 면역학’(Nature Immunology, IF=23.906)에 게재했다. 

연구원들은 면역 결핍 생쥐 모델에서 채집한 장내 박테리아를 정상 생쥐에 이식하고 면역 체계를 관찰했다. 연구원들은 항원(박테리아)-항체 반응에 의해 장내 박테리아가 L-타이로신의 신진대사를 향상시켜 p-크레솔 황산염(p-cresol sulfate, PCS)이라는 부산물을 생산한다는 사실을 발견했다. 

계속해서 L-타이로신이나 PCS 중 하나를 쥐에게 주었고, 그 보충제가 동물들을 폐 염증으로부터 보호한다는 것을 발견했다. 교신저자이자 모나시대 교수인 벤자민 마스랜드(Benjamin Marsland) 박사는 보도자료에서 “PCS는 장에서 폐까지 이동하며 알레르기 천식반응을 막기 위해 기도 상피세포에 작용한다”고 말했다. 

이 호주 연구팀은 쥐 천식 모델에서 L-타이로신과 PCS를 테스트 하는 것 외에도 심각한 신종코로나바이러스감염증(COVID-19, 코로나19)에서 흔히 발생하는 폐 질환인 ARDS의 동물 모델을 대상으로 실험했다. 

팀은 이 모델에서의 폐 보호 효과가 관찰됐다고 보고했다. 

장내 미생물총의 구성 요소는 서식 환경에 의해 결정되며 점막 면역글로불린A(mucosal IgA)와 같은 면역학적 압력에 의해 영향을 받는다. 연구팀은 늘어난 PCS 농도가 숙주세포의 알레르기성 기도 염증을 보호한다는 사실을 확인했다. PCS는 표피성장인자수용체 (EGFR)의 신호전달을 분리(uncoupling)햐 기도 상피세포에 의한 염증성 사이토카인인 CCL20(Chemokine (C-C motif) ligand 20) 생성을 선택적으로 감소시켰다.  

모나시대 연구팀은 다음 단계로 천식 환자를 대상으로 L-타이로신의 효과를 임상시험을 통해 확인할 계획이다. PCS는 사람에게 독성을 가지고 있기 때문에 연구진은 부작용을 일으키지 않고 폐 염증으로부터 환자를 보호할 수 있는 분자 형태를 개발하고 있다. 이들 성분이 흡입형 제제로 폐로 직접 전달될 수 있다면 효과가 날 것으로 확신하고 있다.  

그동안 몇몇 연구팀들이 폐 질환에 대한 새로운 면역표적을 찾고 있다. 예를 들어 미국 메이요클리닉(Mayo Clinic) 팀은 지난 11월에 조직에 상주하는 기억 CD8 양성 T 세포의 확산과 지속적인 폐 염증 사이의 상관성을 발견했다고 보고했다. 연구팀은 이는 코로나-19를 비롯해 바이러스에 의해 야기된 여러 폐렴을 치료할 수 있는 새로운 치료법의 단서가 될 것이라고 보고 있다. 

마이크로바이옴은 암, 염증성장질환, 비만을 포함한 다양한 질병에 대한 연구에 영향을 주었다. 지난해 에딘버러(Edinburgh)대와 던디(Dundee)대 연구진은 처방전 없이 살 수 있는 프로바이오틱 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)가 파킨슨병 전 임상모델에서 보호 효과가 있었다고 보고했다. 

길리어드사이언스는 지난해 4월 세컨드지놈과 3800만달러의 선불계약금과 3억달러의 마일스톤 지불을 약정하고 마이크로바이옴 분석 플랫폼을 통해 길리어드의 화합물 파이프라인을 공동 개발하기로 했다. 이를 통해 암, 염증성장질환, 섬유증 등에 대한 파이프라인을 창출할 계획이다.  

미국 매사추세츠주 캠브리지 소재 킨타이테라퓨틱스(Kintai Therapeutics)는 작년 1월 설치류 실험을 통해 긍정적인 결과를 얻자 항비만 신약후보물질인 KTX-0200를 임상시험승인 신청을 추진 중이다. 이 신물질은 체중을 14%가량 감소시키는 효과를 지속적으로 유지했다.