사과나무의료재단은 국제학술지인 Scientific Reports(Nature 자매지)에 구강에서 분리한 유산균인 Limosilactobacillus fermentum의 균주별 기능 분화를 규명한 비교 유전체 연구 논문을 지난해 11월에 게재했다고 밝혔다.

한국보건산업진흥원의 지원을 받아 동국대 생명과학과 김선정 교수와 주식회사 닥스메디가 공동으로 수행한 이번 연구를 통해 같은 종(species)에 속하는 유산균이라도 균주(strain)에 따라 전혀 다른 기능을 나타낼 수 있다는 것을 유전체 수준에서 입증했다.

재단 측에 따르면, 연구진은 건강한 한국인의 구강에서 분리한 두 균주 DM072와 DM075를 대상으로 전장유전체 분석을 수행해 두 균주가 98.2%의 높은 유전체 유사성에도 각 485개와 542개의 고유 유전자를 보유하고 있어 완전히 다른 생리학적 특성을 나타내는 것을 발견했다.

특히 DM072 균주는 과산화수소 생성 효소인 pyruvate oxidase(pox) 유전자를 보유해 충치균(Streptococcus mutans)에 대한 강한 항균 활성을 나타낸 반면, DM075 균주는 pox 유전자가 없는 대신 질산염 환원 능력이 6배 이상 높아 심혈관 건강에 중요한 질산염-아질산염-산화질소 경로에 기여할 수 있는 것으로 나타났다.

또한 유전자 발현 분석을 통해 DM075 균주의 경우, 질소 동화작용 관련 유전자인 gltB와 산화스트레스 방어 유전자인 ahpC의 발현이 배양 24시간 후 각각 1.7배, 2배 이상 증가하는 것을 확인함으로써 이 균주가 질산염 대사와 관련된 통합적인 대사 시스템을 갖추고 있음을 밝혀냈다.

제1 저자인 사과나무의료재단 의생명연구소 엄제현 박사는 "같은 종의 유산균이라도 균주에 따라 보유한 유전자와 대사 경로가 다르므로 프로바이오틱스 개발 시 종 수준이 아닌 균주 수준의 정밀한 기능 분석이 필수적"이라며 "DM072는 충치 예방용, DM075는 심혈관 건강 증진용으로 프로바이오틱스의 효능을 기대할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

사과나무의료재단 김혜성 이사장은 "이번 연구는 마이크로바이옴 기반 정밀의학 시대에 균주 특이적 기능 연구의 중요성을 보여주는 사례로, 동물실험과 임상시험을 통해 두 균주의 실제 건강 효과를 검증할 계획"이라고 말했다.

두 균주는 현재 건강기능식품의 원료로 개발되어 제품화되어, DM075의 경우 심혈관 건강 관련 임상시험을 진행 중이다.