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자폐증을 치료하는 박테리아

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  • 조회 2043
  • 2013.12.10 10:19
인간내장 미생물은 자폐증과 같은 증상을 보이는 실험쥐의 행동문제를 해결하는데 도움이 된다는 연구결과가 학술지 <Cell>지에 발표되었다. 이 치료법은 또한 실험쥐의 위장문제를 줄였다. 이러한 장문제는 인간 자폐증 환자에게서도 유사하게 나타난다. 이번 연구는 캘리포니아 공과대학 (Caltech)의 신경생물학자인 폴 패터슨(Paul Patterson)의 이전 연구에 기반해서 이루어졌다. 지난 2012년에 그의 연구팀은 임신한 상태의 실험쥐에게 바이러스 감염을 모방하는 화학물질을 주입하여 자폐증과 유사한 증상을 갖는 실험쥐를 만들었다: 이들 실험쥐가 낳은 후손은 사회성이 떨어지고 야생상태의 동물보다 불안감이 높다(Malkova, N. V., Yu, C. Z., Hsiao, E. Y., Moore, M. J. & Patterson, P. H. 2012). 이 자폐실험쥐에게서는 또한 내장벽이 붕괴되어서 내장의 물질이 흘러나오는 ‘장누수”현상이 일어났다. 일련의 연구를 통해서 자폐증 환자도 위장질환이 일어날 가능성이 높으며 이 두 문제는 서로 연관되어 있다는 점이 밝혀졌다 (Kohane, I. S. et al. 2012).

이 동물의 증상에서 내장의 역할이 무엇인지를 알아보기 위해서 패터슨의 연구팀은 실험쥐의 장내에서 살고 있는 박테리아에 대한 센서스를 조사했다. 이들은 자폐증을 갖고 있는 실험쥐는 정상적인 쥐의 장내에서 발견되는 ‘박테로이드 프라질리스 (Bacteroides fragilis)’라고 불리는 박테리아의 비율이 낮다는 사실을 발견했다. 연구자들이 이 실험쥐에 박테로이드 프라질리스를 먹였을 때 이 동물은 좀 더 정상적으로 행동했으며 내장의 질환도 나아졌다.

그 다음에 연구자들은 어떻게 이 박테리아가 뇌와 소통하는지를 알아보기 위해서 신체에서 세포가 작동하는 정도를 알아볼 수 있는 화학물질에 대해서 자폐증과 야생상태의 쥐의 혈액을 조사했다. 연구자들은 자폐증 증상을 보이는 실험쥐의 혈액은 4-에틸페닐술페이트 (4-ethylphenylsulphate, 4EPS)라고 불리는 화학물의 수치가 통제그룹보다 46배 정도 높다는 사실을 발견했다. 이 물질은 구조적으로 자폐환자에게서 증가하는 파라크레졸 (para-cresol)이라 불리는 화학물질과 유사했다 (Persico, A. M. & Napolioni, V. 2013).

연구자들이 4EPS를 야생쥐에게 주입했을 때 이들 실험지들은 치료받지 않은 자폐증 실험쥐처럼 행동하기 시작했다 ? 반복적으로 강박적인 행위를 보이고 다른 실험쥐와 다르게 만났을 때 끽하는 소리를 내었다. 이번 연구의 공동저자인 캘리포니아 공대의 신경과학자인 엘레인 샤오 (Elaine Hsiao)는 비록 이것이 박테로이드 프라질리스에 의해서 만들어진 4EPS인지 여부는 확실하지 않지만 장내 박테리아에 의해서 만들어진 것은 확실하다고 주장했다.

아일랜드의 유니버시티 컬리지 코크 (University College Cork)의 약학자인 존 크리언 (John Cryan)은 “이 한 가지 박테리아가 광범위한 변화를 치료할 수 있다는 것이 놀랍다”고 말했다. 비록 많은 입증되지 않은 일화적인 이야기나 요거트에서 발견되는 프로바이오틱 박테리아가 자폐증의 증상을 완화시킨다는 주장이 있지만 크리언은 좀 더 많은 연구가 필요하다고 주장했다. 인간에게 많은 형태의 자폐증이 존재하지만 어떻게 다른 증상이 다른 미생물에 의해서 영향을 받는가를 조사할 필요가 있다.
다른 문제는 이 실험쥐의 미생물 (직접 주입을 통해 만들어진 증상)이 자폐증과 유사한 증상을 갖는 유전적인 성향을 갖는 실험쥐와 다른지 여부를 조사해야 한다고 크리언은 말했다. 캐나다의 온타리오의 맥마스터 대학 (McMaster University)의 장내학자인 스티븐 콜린스 (Stephen Collins)는 “우리가 인간의 뇌기능을 증진시키기 위해서 프로바이오틱 박테리아를 조사해야 할 충분한 이유가 있다고 생각한다”고 말했다. 그는 다음 단계의 연구는 어떻게 다른 박테리아가 뇌에 영향을 줄 수 있는 면역, 신진대사 그리고 신경시스템을 이용하는지를 연구해야 한다고 덧붙였다.

출처: <네이처> 2013년 12월 5일 (Nature doi:10.1038/nature.2013.14308) / http://www.nature.com/news/bacterium-can-reverse-autism-like-behaviour-in-mice-1.14308 / KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 2013-12-10
원문참조:

Hsiao, E. Y. et al. Cell http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2013.11.024 (2013).
Malkova, N. V., Yu, C. Z., Hsiao, E. Y., Moore, M. J. & Patterson, P. H. Brain Behav.
Kohane, I. S. et al. PLoS ONE 7, e33224 (2012).
Persico, A. M. & Napolioni, V. Neurotoxicol. Teratol. 36, 82?90 (2013).               
자폐증, 박테리아
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