줄기세포 이식 후 장내 미생물군 다양성 무너지면 사망률 더 높아진다

모든 인체에는 정상적인 미생물 군집을 구성하는 수조 개의 박테리아, 바이러스 및 곰팡이가 포함되어 있다. 이 미생물은 건강의 여러 측면에 영향을 미친다. 최근 연구에 따르면 암 위험, 암 성장 및 암 치료에 대한 반응에 이런 미생물이 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 

미생물은 또한 조혈 줄기세포 이식 후 사망위험에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 미국립암연구소(NCI) 연구에서 동종 조혈 줄기세포 이식을 받은 혈액암 환자들에서 장내 세균의 건강은 생존과 관련이 있음을 발견했다. 이 발견은 전 세계 암센터에서 치료받은 환자들 사이에서 일관되게 나타났다. 

동종 조혈 줄기세포 이식에서 화학 및 방사선요법을 통해 환자의 줄기세포는 죽고, 공여자의 새로운 줄기세포를 주입하여 새로운 골수 생성으로 환자의 면역체계를 재건한다. 

이 과정은 잠재적으로 백혈병 및 림프종과 같은 골수세포에서 유래된 일부 암을 제거 할 수 있다. 하지만 감염, 이식편대숙주병(기증자의 특정 면역세포가 이식 수용자의 정상조직을 공격하는 경우) 및 사망을 포함한 잠재적인 해를 입힐 위험성이 있다.

새로운 연구에서 이식 후 장내 미생물 군집이 다양해지지 않은 사람들은 치료 후 몇 주 동안 어떤 원인으로든 사망위험이 높았다. NCI에 따르면 장내 미생물군의 다양성이 상실될 때 일부 유형의 박테리아 수가 감소하고 어떤 경우에는 미생물 군집이 단일종에 의해 지배 될 수 있다고 밝혔다. 장내 미생물 군집에서 다양성을 상실한 사람들은 또한 이식편에서 사망할 가능성이 더 높은 것으로 나타났다. 

이 연구 결과는 2020년 2월 27일 뉴잉글랜드 의학저널에 발표됐다. 결과는 미생물 다양성의 상실이 사망률에 직접 영향을 미친다는 것을 증명하지는 않지만 암치료가 미생물에 어떤 영향을 미치는지에 대한 중요성이 밝혀졌다고 마르셀 판 덴 브링크(Marcel van den Brink) 박사가 설명했다. 

그는 줄기세포 이식과 같은 집중적인 암치료 동안 마이크로바이옴(인체 내 미생물 환경)을 보호하는 방법을 이해하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 덧붙였다. 

마르셀 박사는 “마이크로바이옴을 보는 방법 중 하나는 그것이 우리가 발견한 마지막 인체라는 것"이라며 ”동종 이식과 같은 스트레스가 많은 치료를 받기 전에 모든 장기가 제대로 기능하고 있는지 확인하고 싶다"고 말했다. 

단일 병원의 이전 연구에 따르면 동종 줄기세포 이식을 받는 사람들은 잠재적으로 질병을 일으키는 종의 박테리아 수의 증가와 전반적인 다양성 상실을 포함하여 장내 미생물 군집에 장애가 있는 것으로 나타났다.

장내 미생물 군집에서의 이러한 변화는 건강의 위험 증가와 관련이 있다. 이들 연구는 장내세균이 단일종에 의해 지배된 사람들은 혈액 감염의 위험이 증가한 것으로 나타났다. 그리고 이식 후 항생제를 사용하면 미생물 군집을 파괴할 수 있으며, 어떤 원인에서든 특히 이식편대숙주병으로 인한 사망 위험이 높아지는 것으로 드러났다. 

NCI 암 연구센터의 줄기세포 이식 전문가인 스티븐 박사는 “환자를 치료하는 방법, 지역에 따라 다양한 미생물 군집에 대한 환경 및 유전적 영향을 포함하여 많은 변수가 작용하고 있다”고 말했다. 

마르셀 박사와 그의 동료들은 이식 후 장내 미생물 군에서 유사한 변화가 전 세계에서 관찰되는지 여부를 자세히 살펴보기 위해 3개국에서 장내 미생물 군의 변화를 조사했다. 

연구원들은 시술 전후에 동종 줄기세포 이식을 받고 있는 약 1,350명의 사람들로부터 거의 9,000개의 분변 샘플을 수집했다.

연구팀은 4개 센터 모두에서 이식 기간 동안 장내 미생물 군집의 다양성이 떨어진 것을 발견했다. 평균 다양성은 뉴욕에서 4배 이상, 노스캐롤라이나에서 3배 이상, 일본에서 2배 이상, 독일에서 거의 2 배 감소했다.

이 다양성의 상실이 사망과 관련이 있는지 평가하기 위해 연구원들은 미국 센터 중 하나에서 발견된 중간 다양성을 벤치마크로 사용했다. 모든 센터에서 평균 이상의 다양성을 가진 사람들은 사망 위험이 낮았다. 장내 미생물 군에서 중간 정도의 다양성을 가진 사람들은 이식 후 첫 3주 동안 다른 위험 요인을 고려한 후에도 장내 미생물 군이 더 다양한 사람들에 비해 사망 위험이 약 30%에서 50% 더 높았다. 

연구원들은 또한 광범위하게 환자가 이식을 받기 전에도 다양성의 상실이 발생했음을 발견했다. 그들은 이식 전 6일에서 30일 사이에 채취한 약 600명의 연구 참가자의 분변 샘플을 건강한 지원자의 샘플 350개와 비교했다.

암 환자의 이식 전 배설물 샘플은 이미 건강한 지원자에 비해 박테리아 다양성이 상당히 낮았다. 이 초기 다양성 상실은 뉴욕 환자의 이식 후 사망 위험 증가와 관련이 있었지만 다른 그룹에서는 그렇지 않았다.

마르셀 박사는 이 초기 손실에 대한 잠재적인 설명으로는 항생제의 과도한 사용, 화학요법 및 이식 전에 사용된 기타 치료법으로 인한 손상, 환자의 정상적인 식이 요법 중단 등이 있다고 설명했다. 

마르셀 박사는 줄기세포 이식 후 마이크로바이옴을 지지하는 것이 결과를 개선 할 수 있는지를 알아보기 위해 많은 잠재적인 전략을 테스트할 수 있다고 말했다. 그는 항생제 사용의 제한, 식이 균형을 유지하기 위한 영양지원, 대변이식 또는 프로바이오틱스 보충제 사용과 같은 마이크로바이옴의 구성을 직접 변경하는 전략을 포함한다고 설명했다. (대변이식 : 건강한 기증자로부터의 대변용액을 환자의 장애 직접 분사하는 것)

그러면서도 그는 과학자들이 정상적이고 건강한 미생물군을 구성하는 성분을 완전히 이해하지 못하기 때문에 미생물 군집을 완전히 바꾸는 전략은 현재 위험하다고 덧붙였다. 

마르셀 박사는 동종 줄기세포 이식을 받는 환자들에게 처방전 없이 구입할 수 있는 프로바이오틱스 제품을 섭취하지 말라고 구체적으로 권고했다.

그는 “몇 년 전 연구결과에 따르면 미생물 군집을 인위적으로 변경한 환자들에게서 더 나쁜 결과가 나타났다”며 “보충제가 미생물 다양성에 부정적인 영향을 준 것이 아닌가 한다”고 의심했다.