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수명을 연장하는 방법 중에서 그다지 구미를 돋우는 방법은 아니겠지만, 연구자들은 세계 최초로 "나이든 물고기가 젋은 물고기의 똥을 먹으면 오래 산다"는 사실을 증명했다. 이 연구결과는 3월 27일 bioRxiv.org 출판전 서버에 실린 것으로(참고 1), 독일 막스플랑크 노화생물학연구소의 유전학자 다리오 발렌자노 박사가 이끄는 연구진의 작품이다. 소위 젊은 피 실험(young blood experiment), 즉 젊은 랫트와 늙은 랫의 순환계를 연결하는 방법을 통해 늙은 랫트의 건강을 증진하고 수명을 연장할 수 있다는 사실이 밝혀진 적은 있다(참고 2). 그러나 장내미생물 이식이 수명에 미치는 영향이 밝혀진 것은 이번이 처음이다. '이번 연구는 충격적이며, 매우 훌륭하다"라고 미국 버크 노화연구소의 하인리히 야스퍼 박사(생물학, 유전학)는 말했다. 그는 과학자들이 다른 동물들에서도 마이크로바이옴 이식을 통해 수명을 연장시킬 수 있는지 테스트해 보기를 기대하고 있다. 킬리피시(killifish)에게 있어서, 삶은 화살처럼 날아간다. 왜냐하면 그들은 지구상에서 수명이 가장 짧은 척추동물 중 하나이기 때문이다. 어느 정도냐 하면, 태어난 지 3주 만에 성적으로 성숙하여 몇 달 만에 세상을 떠난다. 발렌자노 박사가 이끄는 연구진은 실험실에서 터콰이즈 킬리피시(Nothobranchius furzeri)를 대상으로 이번 연구를 수행했는데, 이 물고기는 아프리카의 모잠비크와 짐바브웨에서 우기(雨期)에만 형성되는 연못(ephemeral pond)에 산다. 선행연구에서도, 일부 동물들의 경우 마이크로바이옴과 수명 간에 상관관계가 있음을 시사한 적이 있다. 인간(참고 3)과 마우스(참고 4)는 나이가 들수록 마이크로바이옴의 다양성을 일부 상실하여 장내미생물군집이 좀 더 획일화되는데, 그 결과 나이든 개체의 경우 한때 희귀했던 병원성 미생물들이 장(腸)을 지배하게 되는 경향이 있다(참고 5). "선행연구에서 밝혀진 패턴은 킬리피시의 경우에도 그대로 적용된다. 젊은 킬리피시의 장내미생물은 마우스나 인간과 마찬가지로 매우 다양하다. 당신은 킬리피시의 장내미생물을 근거로 하여, 젊은 물고기인지 늙은 물고기인지 구분할 수 있다"라고 발렌자노 박사는 설명했다. 장내미생물 이식 '마이크로바이옴 변화가 노화에 미치는 영향'을 시험하기 위해, 발렌자노 박사가 이끄는 연구진은 6주령(週齡) 킬리피시(청년)에게서 채취한 장내미생물을 9.5주령 킬리피시(중년)에게 이식했다. 그들은 먼저 중년 물고기에게 항생제를 투여함으로써 장내미생물을 제거한 다음, 12시간 동안 청년 물고기의 장 내용물(gut contents)이 포함된 멸균 수족관 안에 넣었다. "킬리피시는 평상시에 똥을 잘 먹지 않지만, 혹시 먹이인가 싶어 장 내용물을 탐색하며 깨무는 과정에서 장내미생물을 섭취했다"라고 발렌자노 박사는 말했다. 연구진은 이식된 미생물이 중년 물고기의 장 안에 성공적으로 정착한 것을 확인했다. 그리하여 16주령이 되자, 중년 물고기의 장내미생물은 여전히 청년 물고기의 장내미생물과 유사한 상태를 유지했다. 이식된 '젊은 마이크로바이옴'은 '늙은 수혜자'의 수명에 극적인 영향을 미친 것으로 나타났다. 중년 물고기의 수명(중앙값)은 대조군1(장내미생물을 그대로 유지한 중년 물고기)보다 41%, 대조군 2(항생제만 투여하고 아무런 처치를 하지 않은 중년 물고기)보다 37% 증가한 것이다. 이 경우, 항생제만으로도 수명을 연장시키는 효과가 있었지만, 미생물 이식의 수준에는 미치지 못했다. (킬리피시의 기준으로 보면 노년인) 16주령이 되자, 청년 물고기의 장내미생물을 이식받은 물고기들은 다른 노년층들보다 수조 속을 더욱 빈번하게 휘젓고 다니는 것으로 나타났는데, 그 활동수준이 6주령 물고기 뺨치는 수준이었다. 이와 반대로, 중년 물고기의 장내미생물을 청년 물고기에게 이식했더니, 수명에 아무런 영향을 미치지 않았다. 면역계에 미치는 영향 미생물 이식이 수명에 영향을 미치는 메커니즘은 정확하지 않다. 발렌자노 박사가 제시하는 한 가지 가능성은 "나이가 듦에 따라 면역계가 노쇠하게 되어, 유해한 미생물들이 유익한 미생물들을 압도하게 된다"는 것이다. 따라서 중년 물고기에게 청년 물고기의 마이크로바이옴을 이식하면, 중년 물고기의 마이크로바이옴을 재설정(reset)하게 된다는 것이다. "청년 물고기의 마이크로바이옴을 구성하는 요소들이 면역계 자체의 기능에 모종(某種)의 영향을 미쳐, 수명을 연장할 수도 있다"라고 발렌자노 박사는 덧붙였다. "이번 실험의 가장 큰 난제(難題)는 '장내미생물 이식이 수명을 연장하는 메커니즘'을 해부하는 것이다. 나는 그게 매우 복잡할 거라고 생각한다"라고 야스퍼 박사는 말했다. 야스퍼 박사가 이끄는 연구진은 다양한 연령대의 초파리를 대상으로 마이크로바이옴을 교환함으로써, 장내미생물 교환이 수명에 미치는 영향을 테스트하고 있다. 캐나다 댈하우지 대학교에서 미생물군집을 연구하는 로버트 베이코 박사(생물정보학)는 '마이크로바이옴 교환이 마우스의 노화에 미치는 영향'을 연구하기 위해 연구비를 조달하고 있다. 그는 또한 '젊었을 때 자신의 마이크로바이옴을 채취하여 보관해 뒀다가 노년에 다시 투입하면 수명을 연장할 수 있는지' 궁금해 하고 있다. 인간의 경우, 대변이식을 통해 일부 재발성 감염을 치료할 수 있는 것으로 알려져 있다(참고 6). 그러나 발렌자노 박사에 의하면, 대변이식을 통해 수명연장을 기대하는 것은 아직 성급한 생각이라고 한다. "나는 그 정도까지 앞서나갈 생각은 없다. 이번 연구에서 나온 긍정적 결과는 아직 초보적 수준이다"라고 그는 말했다. ※ 참고문헌
1. Smith, P. et al., “Regulation of Life Span by the Gut Microbiota in The Short-Lived African Turquoise Killifish”, Preprint (2017); http://biorxiv.org/content/early/2017/03/27/120980
2. http://www.nature.com/news/ageing-research-blood-to-blood-1.16762 (한글번역 http://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=255555)
3. O'Toole, P. W. & Jeffery, I. B., “Gut microbiota and aging”, Science 350, 1214–1215 (2015); http://science.sciencemag.org/content/350/6265/1214
4. Langille, M. G. I. et al., “Microbial shifts in the aging mouse gut”, Microbiome 2, 50 (2014); https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-014-0050-9
5. Claesson, M. J. et al., “Gut microbiota composition correlates with diet and health in the elderly”, Nature 488, 178–184 (2012); http://www.nature.com/nature/journal/v488/n7410/abs/nature11319.html
6. http://www.nature.com/news/faecal-transplants-succeed-in-clinical-trial-1.12227 ※ 출처: Nature http://www.nature.com/news/young-poo-makes-aged-fish-live-longer-1.21770 | 
양병찬 
