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인공 내장 개발, 미생물 군집의 이해로 질병을 치료한다

<KISTI의 과학향기> 제3464호

우리 몸에는 수 조개의 박테리아군이 서식하고 있다. 이들 박테리아 서식군은 미생물 군집(microbiome)이라고 부른다. 각 사람의 미생물군집은 지문처럼 독특하다. 미생물군집이 우리 건강과 일상 생활에 다양하게 영향을 미친다고 알려져 있다. 또한 두뇌와 내장에서 살고 있는 박테리아 사이에도 분명한 연결 고리가 있을 것으로 추정되고 있다. 특히 미생물군집이 파킨슨 질병, 우울증과 과민성 대장 증후군 같은 질환과도 연관되어 있다고 믿어지고 있다. 그러나 가장 심각한 문제 중 하나는 내장 모델을 시험해 볼 수 있는 적절한 도구가 없다는 점이다. 현재 시험 중인 플랫폼도 사람의 내장을 정확하게 모방할 수 없으며,대규모 실험을 하기에는 비싸다는 문제점이 있다. 따라서 인공 내장 개발은 여러 가지 이유로 유용할 것으로 기대된다. 미국 MIT 연구팀은 이에 완벽한 인공 내장을 만드는 것을 목표로 연구하고 있다고 밝혔다.
 
사람의 내장을 모방하는 일은 쉽지 않다. 내장의 복잡성 때문. 100조개의 미생물 군집이 있지만, 모두 독특하다. 어떤 박테리아는 산소가 있어야 살고, 어떤 박테리아는 산소가 있으면 죽는다. 또한 내장에는 부드럽거나 딱딱한 점액이 존재하며, 이곳에 사는 박테리아의 종류도 다르다. 이 모든 조건들이 하나의 플랫폼 안에서 모방되어져야 한다는 어려움이 있다. 따라서 인공 내장에는 천연 산소와 점액의 구배를 모방할 수 있어야 한다고 연구팀은 말했다.
 
사람의 내장을 모방하기 위해, 연구팀은 투과성 실리콘 고무와 폴리스티렌과 같은 플라스틱으로 만든 다중재료 플랫폼을 개발했다. 이들 재료들은 모두 저렴하고 신속하게 프로토 타입을 만들 수 있다. 연구팀은 필수 산소와 점액 구배를 모방할 수 있었다고 주장했다.
 
올해 연구팀은 미생물군집과 파킨슨 질병과의 연관성을 조사할 계획이라고 밝혔다. 이를 위해 공동 연구가 진행 중이다. MIT 연구팀의 역할은 파킨슨병에 걸린 사람과 건강한 사람으로 채취한 시료를 배양해서, 의심되는 악영향을 추가했을 때 어떤 변화가 생기는지를 관찰하는 것이다. 또한 특정 독소에 노출되었을 때 파킨슨 질병과 유사한 신경 손상이 유발되는지도 조사하게 될 것이라고 연구팀은 말했다.

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