장내 마이크로바이옴 분석을 위한 샘플의 획득

사람의 장내 마이크로바이옴을 분석하기 위해서 가장 흔히 사용되는 방법은 분변 샘플링입니다. 당연하게도, 이러한 간접적인 장내 마이크로바이옴의 분석에는 많은 한계점이 존재합니다. 분변 샘플이 그 사람의 전체 장내를 대변할 수 있느냐의 문제부터 샘플링 과정에서의 오염 또한 빈번하게 일어날 수 있습니다.

 

실제 장기 기증자의 결장 전체에 대해 16s rRNA 를 분석한 결과 각 부분마다 미생물군집에 차이가 나타났으며 이는 분변 샘플링으로 보는 미생물군집은 정말 작은 하나의 조각에 불과하다는 것을 보여줍니다. 

 

 

The Tabula Sapiens Consortium*, et al. "The Tabula Sapiens: A multiple-organ, single-cell transcriptomic atlas of humans."  Science  376.6594 (2022): eabl4896.

 

 

그럼에도 분변 샘플링이 가장 흔하게 사용되는 이유는 그 편의성과 윤리적인 문제 때문일 것입니다. 사실상 건강한 사람의 장내 표피를 얻는 것은 특수한 경우가 아니라면 불가능하기 때문에 완전히 다른 비침습적인 방법이 필요한 시점입니다.     

 

(또한, 위와 같은 장기 기증자가 존재하는 경우에도 대부분의 장기 기증자는 지속적인 항생제 치료를 받은 경우가 많아 건강한 장에서 샘플을 채취하는 것은 거의 불가능한 일이라고 합니다.)

 

 

가장 쉽게 생각할 수 있는 것은 장내 내용물을 수집할 수 있는 작은 장치를 섭취 후 대변에서 회수하는 것인데 이를 개발하기 위한 노력은 지속적으로 있어왔습니다. 그중에서 작년 즈음에 이와 관련되어 출판된 논문이 있어 간단하게 어떤 식으로 접근하는지 살펴보고자 했습니다.

 

Gut Sampling device

 

위는 해당 논문에서 제시한 장치의 사진입니다. 작동 방식은 아래와 같습니다.

 

1. 장에서 체액을 수집하는 일회용 장치로, 가장 외부에는 장으로 들어가기 전 주변 환경과의 접촉을 방지하기 위해 코팅이 되어있습니다.

2. 사용자가 설정한 pH 의 환경에 도달하면, 코팅이 해당 pH 에서 용해되고  단방향 밸브가 열려 장내 내용물을 끌어오기 시작합니다.

3. 해당 장치가 내용물로 가득 차면 액체가 더 이상 액체가 유입되지 않도록 설계되어 있어 샘플을 얻고 싶은 환경의 pH 를 설정하면 해당 부분의 내용물만을 확보할 수 있습니다.

4. 이후 이 장치는 대변에서 회수됩니다.

 

 

장치를 통해 확보한 샘플과 분변 샘플을 분석한 결과 위와 같은 미생물 군집의 차이가 존재하며 해당 논문에서는 기기 내에서 다양한 장내 미생물이 생존 가능함을 입증하여서 좋은 샘플링 장치로 사용될 수 있을 것 같습니다.

 

논문에 미생물 군집 뿐만 아니라 단백체와 담즙산 구성 등 추가적인 분석내용이 담겨 있어 관심 있으신 분들은 한 번씩 보시면 좋을 것 같습니다.

 

기기의 가격이 궁금해서 찾아보니 envivo 사에서 판매되고 있었는데 가격 정보는 찾지 못했습니다. 아마 상당히 고가이지 않을까 싶은데 국내 유통이 된다면 한 번쯤 사용해 보는 것도 재밌을 것 같습니다.

 

 

 

# reference

 

1) The Tabula Sapiens Consortium*, et al. "The Tabula Sapiens: A multiple-organ, single-cell transcriptomic atlas of humans."  Science  376.6594 (2022): eabl4896.

 

2) Shalon, Dari, et al. "Profiling the human intestinal environment under physiological conditions." Nature 617.7961 (2023): 581-591.