프로바이오틱스, 차세대 기술 미래 비전 주목

프로바이오틱스, 차세대 기술 미래 비전 주목

•  황서영 기자
•  승인 2026.07.06 07:51

‘HY7715’ 균주 최적의 활성 창 발견…‘장-근육 축’ 확인
AI 기반 헬스케어, 질환 예측 통해 맞춤형 균주 추천
인삼 뿌리 추출 ‘HY7017’ 생존력 높고 NK 세포 활성화
면역 기능 활성화 등 다기능성…개별인정형 승인 획득
식품과학회 주최-hy 후원 국제 심포지엄

장 건강 개선을 넘어 전신 면역 조절, 장기 축(Gut-Axis) 간의 상호작용, 그리고 인공지능(AI) 기반의 개별 맞춤형 접근법까지 아우르며 프로바이오틱스 과학이 나아갈 차세대 융합 기술의 미래 비전을 한눈에 보여준 연구들이 업계의 큰 관심을 모았다.

한국식품과학회가 주최하고 hy가 후원한 2026년 국제학술심포지엄 및 정기학술대회(KOSFOST)가 7월 13일 대전컨벤션센터(DCC)에서 성황리에 개최됐다. 창립 50주년을 맞은 hy가 후원사로 참여한 이번 특별 세션은 ‘장관을 넘어선 프로바이오틱스: 통합 과학 기술을 통한 프로바이오틱스의 진보(Probiotics beyond the Gut: Advancing Probiotics through Integrated Science and Technology)’를 주제로 프로바이오틱스와 마이크로바이옴 분야의 패러다임 변화를 고찰하고 학계와 산업계의 이목을 집중시켰다.

1일 열린 한국식품과학회 국제 심포지엄의 hy 후원 세션에서는 장 건강을 넘어 전신 면역 조절, 장-근육 축(Gut-Muscle Axis) 등 인체 전반에 미치는 프로바이오틱스의 최신 융합 과학 연구들이 발표됐다. 특히 인공지능(AI)을 활용한 개인 맞춤형 프로바이오틱스 대사 경로 분석 기술부터 2차에 걸친 엄격한 임상시험을 통해 식약처 개별인정을 획득한 면역 신균주 ‘HY7017’까지 대거 소개해 바이오 산업계의 큰 주목을 받았다. (사진=식품음료신문)

첫 번째 연사로 나선 코넬 대학교의 엘라드 타코(Elad Tako) 교수는 ‘장관을 넘어선 락티플란티바실러스 플란타룸 HY7715 균주가 생체 내(닭 배아) 장 기능성, 형태학 및 마이크로바이옴에 미치는 용량 의존적 효과(Beyond the gut: dose-dependent effects of Lactiplantibacillus plantarum HY7715 on intestinal functionality, morphology, and microbiome in vivo (Gallus gallus))’를 주제로 강연을 진행했다.

타코 교수는 기존 프로바이오틱스 연구가 단일 농도 비교에 그쳐 실제 생물학적 임계값을 알지 못했다는 한계를 지적하며, 투여 용량 및 발달 시기를 정밀 제어할 수 있는 닭 배아(Gallus gallus) 모델을 통한 연구 결과를 공개했다. 연구팀은 hy의 후원으로 제공된 ‘HY7715’ 균주의 농도를 여러 차수로 높여가며 6개 그룹에 투여한 뒤 부화 후의 생리적 변화를 추적했다.

실험 결과, HY7715의 효과는 먹는 양에 비례해 이점이 선형으로 늘어나는 일반 약리학과 달리 특정 임계 농도를 넘어야 최적의 반응 창이 열리는 ‘비선형 임계값 생물학’을 따르는 것으로 나타났다. 소장 근위부인 십이지장에서는 용량 증가에 따라 융모 연장 등 구조적 리모델링과 장벽 강화 마커(MUC2)의 선형적 증가가 확인됐으나, 원위부인 결장에서는 비선형적이고 불균일한 변화를 보여 부위별 민감도 차이를 증명했다. 장내 마이크로바이옴 또한 다양성 자체의 확장보다는 구성의 재형성을 통한 생태학적 효율화가 진행됐다.

특히 주목할 만한 부분은 장 구조 개선이 전신 신호로 전파되어 골격근 발달로 이어지는 ‘장-근육 축(Gut-Muscle Axis)’의 확인이다. 연구팀은 중간 용량(Intermediate Dose) 영역에서 골격근 발달 매개변수가 가장 일관되게 개선되는 최적의 활성화 창을 발견했다.

타코 교수는 “이번 연구는 전신 대사 교란 없이 국소적 장 성숙과 말초 조직 성장을 이끌어내는 프로바이오틱스 과학의 용량 최적화(Dose Optimization)가 왜 중요한지 보여주는 핵심 이정표”라고 강조했다.

두 번째 발표를 맡은 포스텍(POSTECH) 및 이뮤노바이옴의 임신혁 교수는 ‘차세대 영양과 건강을 위한 AI 기반 맞춤형 프로바이오틱스(AI-driven personalized probiotics for next-generation nutrition and health)’라는 주제 하에 인공지능을 접목한 미래형 헬스케어 기술을 선뵀다.

임 교수는 임상 현장에서 흔히 제기되는 “왜 똑같은 제품의 효과가 사람마다 다른가” “어떤 환자에게 무엇을 먹여야 하는가”에 대한 해답으로 독자 개발한 AI 대사 경로 분석 모델 ‘IM_BERT’와 아바타 플랫폼 ‘MART’를 소개했다. ‘IM_BERT’는 텍스트를 분석하는 자연어 처리(NLP) 아키텍처를 마이크로바이옴 데이터 분석에 응용한 혁신 기술이다.

이 인공지능 모델은 방대한 시퀀싱 데이터를 통해 단순한 균의 유무를 넘어 장내 미생물의 ‘대사 경로(Metabolic Pathway)’가 어떻게 잘못되었는지 찾아낸다. 이를 통해 분변 데이터 분석만으로 크론병, 궤양성 대장염, 대장암 환자 여부를 90% 이상의 정확도로 예측할 수 있으며, 환자에게 부족한 대사 경로를 메꿔줄 최적의 맞춤형 균주를 역으로 추천해 준다. 함께 소개된 ‘MART’ 플랫폼은 인체의 면역 및 신경계를 모사하는 아바타 시스템으로 메커니즘 발견의 효율성을 극대화한다.

임 교수는 실제 자폐증(Autism) 마우스 모델에 이를 적용한 대사 치료 성과도 공유했다. 자폐 마우스는 뇌 내 특정 면역세포와 염증 물질이 증가해 반복 행동을 보이는데, 연구팀은 AI 분석을 통해 뇌 독소로 작용하는 글루타메이트 대사 경로가 장내 생태계 파괴로 인해 가바(GABA) 합성 경로를 억제하고 있음을 밝혀냈다. 이에 따라 글루타메이트를 소모하고 가바를 생성하는 특정 균주(루트리 균)를 발굴해 투여한 결과, 마우스의 반복 행동이 줄고 사회성이 크게 개선되는 등 뇌 신경 과활성도가 안정됨을 증명해 향후 ‘정밀 프로바이오틱스’ 치료제로서의 도약 가능성을 입증했다.

또한 hy 중앙연구소의 최일동 팀장은 ‘프로바이오틱스 균주 HY7017 매개 면역 증강 효과: 마이크로바이옴 분석을 포함한 임상시험을 통한 통찰(Probiotic strain HY7017-mediated immunoenhancing effects: insights from clinical trials with microbiome analysis)’을 주제로 선천 면역을 활성화하는 신균주 ‘HY7017(Lactobacillus paracasei HY7017)’의 개발 스토리 및 임상 성과를 발표했다. 인삼 뿌리에서 분리·선별된 HY7017은 위산과 담즙산에 대한 생존력이 우수할 뿐 아니라, 미생물이 생존하기 어려운 환경인 홍삼 농축액에서도 강한 저항성을 나타내는 균주다.

전임상 단계에서 HY7017은 대식세포와 비장세포 실험을 통해 면역 활성 신호인 NO 생산과 면역 매개 사이토카인(IL-12, IFN-γ)의 분비를 유전자 및 단백질 수준에서 모두 증가시켰으며, 암세포를 공격하는 NK 세포(자연살해세포)의 독성 능력을 직접 향상시켰다. 동물 실험에서도 면역이 억제된 마우스의 백혈구(WBC) 카운트를 대조군 대비 유의적으로 증가시키며 선천 면역 세포 활성화 효능을 입증했다.

이어진 인체적용시험 과정은 철저한 과학적 검증의 연속이었다. 120명을 대상으로 진행한 1차 임상(8주간 10억 CFU 투여)에서 NK 세포 활성의 유의적 증가를 확인했으나 심의 기준을 완벽히 만족하기엔 아쉬움이 남았다. 이에 연구팀은 투여 균수를 50억 마리로 대폭 높여 2차 임상시험을 재진행하는 과감한 결단을 내렸고, 결과적으로 플라시보 대비 NK 세포 활성의 통계적 우위를 완벽히 증명해내며 식약처 개별인정형 승인을 획득하는 결실을 맺었다.

최 팀장은 “HY7017은 면역 기능 활성화와 동시에 장내 장벽 강화 및 유익균 증식을 유도하는 다기능성 소재로, 현재 임직원 800명의 샘플을 통한 대규모 마이크로바이옴 분석으로 메커니즘 연구를 확장 중”이라고 밝혔다.