- 에 나타나는 실험실 연구
자연 장내 세균이 일반적인 약물을 축적할 수 있으며, 이는 세균의 기능과 활동을 변경하고 약물의 효과를 감소시킬 수 있음을 발견했습니다. - 이러한 발견의 임상적 중요성은 알려져 있지 않습니다.
- 연구자들은 잠재적으로 약물 요법을 개별화하고 최적화하기 위해 장내 미생물군유전체의 구성을 기반으로 약물 반응을 평가하고 분류하기 위해 인간 연구를 수행해야 합니다.
인간 마이크로바이옴은 주로 인간의 장에 존재하는 100조 개의 박테리아, 바이러스 및 곰팡이로 구성됩니다. 마이크로바이옴은 다음에서 중요한 역할을 합니다.
- 면역 발달
- 유해 미생물로부터 보호
- 에너지원인 단쇄지방산 생성
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비타민 합성
- 지방 저장
- 중추신경계의 조절
장내세균은 체내 세로토닌의 약 95%를 생산합니다. 세로토닌은 기분과 위장(GI) 기능을 모두 조절하는 뇌의 신경 전달 물질입니다.
환경 요인은 식이, 항생제 또는 질병에 대한 반응으로 미생물군집에 변화를 유발할 수 있습니다. 비항생제 약물은 장내 미생물군집 구성과 기능을 변경할 수도 있습니다.
또한 장내 미생물군집은 약물에 대한 사람의 반응에 영향을 줄 수 있습니다. 장내 세균은 체내에서 약물의 활성, 독성 또는 약물이 혈류에 들어가는 정도와 속도인 생체이용률을 변경할 수 있습니다.
쥐에 대한 예비 연구에 따르면 인간의 세로토닌과 노르에피네프린 수치를 증가시켜 우울증과 불안을 치료하는 둘록세틴과 같은 일부 항우울제가
이것은 영국 케임브리지 대학의 의학 연구 위원회(MRC) 독성학 부서와 독일의 유럽 분자 생물학 연구소(European Molecular Biology Laboratory)의 연구원들이 이끄는 연구에 영감을 주어 장내 세균과 약물 사이의 상호 작용 이면의 기본 메커니즘을 조사했습니다.
과학자들은 3개의 약물을 대조군으로 사용하여 총 15개의 약물로 25종의 일반 장내 세균을 배양하고 375개의 서로 다른 박테리아-약물 쌍 그룹에서 이들의 상호 작용을 연구했습니다. 연구원들은 18개의 박테리아 종과 7개의 약물과 관련된 29개의 이전에 알려지지 않은 상호 작용을 확인했습니다.
밝혀진 새로운 메커니즘
29개의 새로운 박테리아-약물 상호작용 중 17개는 과학자들이 생물축적이라고 부르는 박테리아에 의한 약물의 저장에서 발생했으며 12개는 박테리아에 의한 약물 변형 또는 생체 변형에서 발생했습니다.
연구자들은 핵자기공명과 질량분석기를 이용한 액체크로마토그래피를 사용하여 4가지 장내세균에서 둘록세틴의 생물학적 축적을 추가로 확인했습니다.
MRC Toxicology Unit의 기고 저자이자 연구원인 Dr. Kiran Patil은 다음과의 인터뷰에서 자세히 설명했습니다. 오늘의 의료 뉴스: “중요성 [the] 약물과 장내 세균의 관계는 이전에 인식되었지만 분자 메커니즘은 완전히 알려져 있지 않았습니다. 대부분의 초점은 약물 분자가 화학적으로 변형되었는지 여부, 즉 생체 변형이라고 하는 과정에 있었습니다.”
Patil 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다.
“우리는 다음을 포함하여 일반적으로 사용되는 일부 약물을 발견했습니다. [the] 항우울제 둘록세틴은 화학적 변형 없이 장내 세균에 의해 생체 축적됩니다. 둘록세틴의 선택은 광범위한 사용, 이전에 체중 증가와 같은 위장관 관련 부작용에 대한 알려진 링크, 그리고 개인에 따른 반응의 다양성 때문이었습니다.”
이 연구의 저자는 둘록세틴이 박테리아의 대사 효소에 결합하여 대사 산물을 변경한다는 것을 발견했습니다. 연구자들은 생체 축적과 관련된 이러한 대사 변화가 지역사회의 장내 세균 구성에 변화를 일으킬 수 있는지 여부를 평가하기 위해 5종의 장내 세균을 둘록세틴과 배양했습니다.
그들은 둘록세틴이 축적된 박테리아에 의해 생성된 대사 산물을 통해 둘록세틴이 박테리아 군집의 구성을 급격하게 변화시키는 것을 관찰했습니다. 다른 박테리아는 이러한 대사 산물을 먹고 장내 박테리아 군집에 추가적인 변화를 일으킵니다.
그런 다음 연구자들은 둘록세틴을 축적한 박테리아와 그렇지 않은 박테리아의 영향을 조사했습니다. Caenorhabditis elegans, 장내 세균을 연구하는 데 사용되는 선충류. 그들은 둘록세틴을 축적한 박테리아가 축적되지 않은 박테리아에 비해 벌레의 행동을 변화시키는 것을 발견했습니다.
Patil 박사는 박테리아와 박테리아에 축적되는 약물 사이의 예기치 않은 상호 작용에 대해 “이는 약물 가용성을 감소시킬 뿐만 아니라 축적된 약물 [changed] 박테리아 대사 및 분자 [secreted].”
Patil 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다. “이것은 지역 사회의 다른 박테리아에 영향을 미칩니다. 따라서 우리의 연구는 미생물군유전체-약물 상호작용의 새로운 차원을 드러냅니다.”
인간 연구의 필요성
연구의 장점과 한계에 대해 질문했을 때 Patil 박사는 다음과 같이 설명했습니다. “가장 큰 장점은 최첨단 기술을 사용하여 얻을 수 있는 깊은 분자 통찰력입니다 [… to uncover] 지금까지 박테리아-약물 상호작용의 숨겨진 차원. 이러한 분자적 통찰력을 얻기 위해 우리는 연구를 통제된 실험실 조건으로 제한해야 했기 때문에 아직 [the] 우리 연구 결과의 임상적 관련성.”
미생물 병인학의 CNH Long 교수이자 예일 의과 대학 미생물 과학 연구소 소장인 Andrew Goodman 박사는 국립 일반 의학 연구소 Biomedical Beat Blog에서 다음과 같이 말했습니다.
“우리는 특히 의료 약물의 맥락에서 이러한 숙주-마이크로바이옴 상호작용의 결과에 관심이 있습니다. […] 미생물군집의 다양성이 사람들이 약물에 반응하는 방식에 어떤 영향을 미치는지 이해하고 이 분야의 발전이 많은 새로운 건강상의 이점을 가능하게 할 것이라고 생각합니다.”
“예를 들어, 우리는 사람의 미생물군집 구성을 기반으로 약물을 선택하고 심지어 의료용 약물에 대한 더 나은 후보가 되도록 미생물군집을 변경할 수도 있습니다.”
연구자들은 약물 반응에 대한 장내 미생물군유전체의 영향과 이러한 결과가 임상적 영향을 미치기 위한 인간의 부작용을 평가하기 위한 추가 연구를 수행해야 합니다.
