개인맞춤 영양의 시대가 온다

김경철 , 김지영 , 김해영 지음

클라우드나인 2022년 11월 16일 출간 종이책 : 2022년 09월 26일 출간

작품소개

책소개

개인맞춤 영양으로 질병을 예방하고 치료한다!
학계, 산업계, 의료계 전문가들이 들려주는 개인맞춤 영양의 최전선

이 책은 학계, 산업계, 의료계 전문가 3인이 모여 학계에서는 개인맞춤 영양에서 어떤 연구를 하고 성과를 내고 있는지, 기업 등 산업계에서는 어떻게 비즈니스 모델로 만들어 실행하고 있는지, 의료계에서는 어떻게 환자들에게 개인맞춤 영양을 적용하고 있는지를 최전선에서 알려주고 있다.
왜 개인맞춤 영양이 필요한가? 그건 누구에게나 일률적으로 적용할 수 있는 영양과 음식이 없기 때문이다. 사람마다 게놈, 후생유전학, 대사체, 그리고 라이프스타일에 따라 다 다르고 그에 따라 필요한 영양과 식단이 다르다. 누구는 커피를 물처럼 마셔도 잠을 잘 자고 또 누구는 커피를 한 잔만 마셔도 잠을 자지 못한다. 누구는 술을 아무리 마셔도 취하지 않고 또 누구는 한 방울만 마셔도 얼굴이 빨개지고 힘들어진다. 누구는 물만 마셔도 살이 찌고 또 누구는 아무리 많이 먹어도 살이 찌지 않는다. 그런 차이는 일란성 쌍둥이에게서조차 나온다. 또한 열악하거나 나쁜 유전자를 갖고 태어났더라도 개인맞춤 영양과 식단으로 미리 치료하고 예방할 수도 있다. 개인맞춤 영양(정밀영양)과 식단이 중요하게 떠오르는 이유이다. 이 책은 바로 예방의학과 미래의학의 중심이 되는 그 가장 핫한 주제를 다룬다.

목차

서론 개인맞춤 영양의 시대가 온다

1장 개인맞춤 영양 연구는 어디까지 발전했는가 _ 김지영

1 개인맞춤 영양, 인공지능을 만나다
2 이스라엘은 개인별 식후혈당예측 알고리즘을 개발했다
3 영국은 개인의 식후중성지방 반응까지 기계학습으로 예측한다
4 유럽연합이 펀드하는 푸드포미는 식품과 유전자 발현의 관계를 연구한다
5 미국은 개인맞춤 정밀영양 연구에 대규모 투자를 하고 있다
6 한국은 정밀의료를 위한 국가 통합 바이오 빅데이터를 구축하고 있다
개인의 빅데이터로 개인맞춤 영양을 한다
7 개인맞춤 영양 과학을 이해하기 위해 해결해야 할 숙제는 무엇인가

2장 개인맞춤 영양 산업은 어디까지 성장했는가 _ 김해영

1 개인맞춤 건강기능식품 수요가 늘고 있다
해외 실제 상용화 사례
2 국내에서도 다양한 기업들이 준비하고 있다
국내 실제 상용화 사례
3 식품 기업들이 맞춤식단을 시도하고 있다
국내 기업
해외 기업
4 메디푸드와 밀키트의 발전이 두드러지고 있다
5 국내외 마이크로바이옴 시장이 커지고 있다

3장 왜 유전체에 따른 맞춤영양을 해야 하는가 _ 김경철

1 유전자는 어떻게 개인의 특성을 나타내는가
2 영양유전체학과 영양유전학은 무엇이 다른가
3 특정 영양소 결핍을 유전자로 알아낼 수 있는가
4 영양 관련 유전체를 어떻게 활용하는가
5 유전자 분석으로 비타민 결핍을 예측할 수 있다
6 비만과 식탐을 일으키는 비만 유전자가 있다
7 DTC 유전자 검사의 확대와 한계는 무엇인가
8 마이크로바이옴이란 무엇인가
9 왜 개인맞춤 유산균 처방을 해야 하는가
10 항노화 영양으로 텔로미어를 길게 할 수 있다
11 음식과 영양이 유전자의 발현을 바꿀 수 있다

4장 기능의학 데이터로 개인맞춤 질병 예방을 한다 _ 김경철

1 기능의학으로 질병의 원인을 치료한다
2 기능의학의 대표적인 검사들은 무엇이 있는가
3 소변 유기산 검사는 부족한 영양소를 알려준다
4 모발 미네랄 검사는 중금속 축적을 알려준다
5 푸드 항체 검사는 음식물 알레르기를 알려준다
6 자율신경 검사는 스트레스 수치를 알려준다
7 타고난 유전자가 나빠도 질병을 예방할 수 있다

5장 개인맞춤 영양으로 질병을 치료한다 _ 김해영

1 피로감
2 불면, 우울, 불안
불면증
우울증
불안장애
3 장
과민성 장증후군
염증성 장질환
4 눈
안구건조증
백내장과 노인성 황반변성
녹내장
5 혈당관리
6 갱년기
7 관절
8. 기억력
9 알레르기
10 생리통과 월경전증후군
11 간 기능 회복
12 다이어트
13 소아·청소년

부록 비타민과 미네랄의 주요 작용, 권장량, 공급원

참고문헌

책 속으로

이스라엘의 개인맞춤 영양 연구PNP는 인간이 건강을 관리하는 데 왜 개인맞춤 영양과 식품이 중요한지에 대해 강조하는 여러 재미있는 연구결과를 소개하였다. 동일하게 제공된 특정 식품에 대한 개인 내within subject 변화와 개인 간intrasubject 차이를 알아보고자 모든 참가자에게 세 가지 유형의 표준화된 식사(빵, 빵과 버터, 포도당)를 두 번 제공한 결과, 개인 내에서는 식후 혈당 반응이 비슷했지만 개인 간에는 동일한 식사(빵)에 대한 식후 혈당 반응이 다름을 확인했다.
-P. 26

우리나라는 아쉽게도 이스라엘의 개인맞춤 영양 연구PNP, 영국의 프리딕트1, 미국의 정밀영양연구NPH와 같은 개인의 생리학적, 환경적 차이에 따른 같은 식품에 대한 반응 차이를 알기 위한 연구가 부재한 상황이다. 다만, 국내에서는 정밀의료 기반 형성을 위한 국가 통합 바이오 빅데이터 구축 사업이 진행되고 있으며 희귀질환자와 일반인을 포함해 자발적인 건강 및 유전 정보 제공자 100만 명의 데이터 수집을 목표로 하고 있다.25 우리나라에서 제대로 된 개인맞춤 영양 연구가 진행되기 위해서는 국가 통합 바이오 빅데이터 구축 사업의 참여자들을 대상으로 동일한 식이에 대한 반응 데이터를 수집하고 그 기반으로 알고리즘을 설계하는 우리만의 정밀영양 연구 계획이 필요하다.
-P. 53

인간은 생물학적으로, 환경적으로 매우 다양하다. 개인맞춤 영양은 이러한 유전적 배경, 장내미생물군집, 대사 능력, 노출된 환경과 같은 개인의 여러 가지 특성 중 하나 또는 이들의 조합을 바탕으로 한 식이 사항을 권장하여 건강한 삶을 유지하고 질병을 예방하며 관리하는 것을 목표로 하고 있다. 이는 개인의 유전자에 기반한 영양유전체학의 개념을 넘어 생리적, 환경적 차이에 따라 개인이 필요로 하는 영양소를 파악할 뿐만 아니라 동일한 식품과 영양소에 대 한 개인의 반응을 디지털화하고 수집하여 알고리즘을 설계하는 것을 목표로 한다.
-P. 61


개인맞춤 영양Personalized Nutrition 또는 정밀영양Precision Nutrition 시장은 아직 산업화 초기 단계다. 하지만 앞으로 DTC 유전자 검사를 비롯하여 혈액 검사, 소변 검사, 장내미생물 검사 등이 활성화되고 모바일 앱을 통한 헬스케어 관리, 개인 라이프스타일 분석, 빅데이터 기반의 인공지능 알고리즘 고도화, 건강기능식품 시장의 성장 등이 동반되면서 지속해서 확장될 것으로 전망된다. 스타트업 중심으로 주도권을 확보하여 다양한 시도를 하며 발전해왔다. 최근에는 대기업도 적극적으로 관심을 가지고 앞다투어 진출하고 있다.
-P. 71

국내에서도 다양한 업체들에서 맞춤형 건강기능식품을 준비하고 있다. 한국건강기능식품협회에 따르면 2021년 국내 건강기능식품 규모는 약 5조 500억 원으로 최초로 5조 원을 돌파하였다. 특히 한국도 예외가 없이 전 세계를 강타한 코로나19의 영향으로 개인 면역, 건강관리, 웰빙에 대한 관심도가 증가하였고 건강기능식품 구매 증가로 이어졌다.위드 코로나 시대가 되었지만 관심도가 줄어들지 않고 지속적으로 증가하여 질병 치료보다는 질병 예방에 관심을 가지는 고객이 늘어날 것이며 시장도 그에 맞춰 성장할 것으로 생각된다. 하지만 이미 많은 업체가 앞다투어 제품을 출시하고 있다. 최근에는 전문 의약품을 만드는 제약회사, 화장품을 만드는 뷰티 업계, 식품을 전문으로 하는 식품회사까지 건강기능식품 제조에 뛰어들고 있다.
-P. 87

식품의약품안전처 발표에 따르면 메디푸드 산업은 2010년 약 270억 원에서 2016년 약 500억 원, 2019년 약 780억 원 규모로 성장하였다. 고령화 가속과 만성질환 증가 등을 고려할 때 미국의 의료용 식품처럼 더 성장할 것으로 보이고 우리나라와 같이 노인 비율이 높은 일본처럼 지속적으로 시장이 확대될 것으로 예상된다. 이에 따라 여러 기업이 메디푸드 개발과 산업화에 앞다투어 나서는 상황으로 100세 시대에 삶의 질 향상과 질병 없는 삶을 위해서는 필수적인 요소의 하나로 인식된다. 전 세계적인 시장 규모는 2018년 기준 약 21조 원이며 2025년경에는 35조 원에 육박할 것으로 예상된다.
-P. 111

유전자는 하나의 단백질로 번역되는 최소한의 단위로서 DNA를 책으로 표현하면 책 속 문장에 해당한다. 유전체는 유전자를 구성하는 염기의 총합으로 문장을 구성하는 단어에 해당한다. 그런데 여기서 한 가지 더 들어가면 인간의 DNA는 모두가 다 똑같지 않다. 99.7%만 동일하고 나머지 0.3%는 사람마다 다르다. 이를 변이 variant라고 부른다. 한 DNA는 약 30억 개의 염기로 구성되어 있다. 그중 0.3%인 약 1,000만 개 정도의 염기가 사람마다 다르다. 이 변이가 사람들 간의 차이, 즉 얼굴 생김새부터 피부색, 머리 형태, 키와 몸무게의 차이 등 생물학적 다양성의 근간이 되는 것이다. 생물학적 다양성은 외모에만 그치지 않는다.
-PP. 124~125

사람마다 생체 활동이 다 다르다. 누구는 커피를 마시면 잠을 못 자고 누구는 커피를 물처럼 마셔도 잠을 잘 잔다. 누구는 술을 한 잔 만 바로 얼굴이 빨개지며 힘들어하는데 누구는 아무리 많이 마셔도 잘 취하지 않는다. 누구는 특정 약물이 잘 듣는 반면에 누구는 잘 듣지 않을 뿐더러 부작용이 더 쉽게 온다. 나아가 누구는 날 때부터 희귀질환을 갖고 태어나거나 암, 치매, 심장병 같은 질병이 더 잘 생기는 소인을 갖는다. 이 모든 것이 개인의 노력이나 연습에 따라 결정되는 것이 아니라 그냥 그렇게 타고났다고 할 만한 것으로 체질 혹은 소인 등으로 부르는 것이다.
음식과 영양은 어떨까? 아마 이 글을 읽는 모든 독자의 경험을 돌이켜보면 바로 답이 나올 것이다. 사람마다 다르다! 누구는 홍삼이 잘 맞는다고 하는데 누구는 홍삼만 먹으면 열이 오르고 불편하다. 누구는 우유를 마시면 꼭 탈이 나고 누구는 남들 다 하는 다이어트 방법을 따라 해도 살이 빠지지 않는다.
-P. 125

많은 연구가 특정 생활습관이 텔로미어 길이에 영향을 미친다고 발표하고 있다. 2014년 국제 비만지에 발표된 논문에는 5년간 지중해 식이를 지속한 결과 텔로미어 길이가 길어졌다고 한다. 이는 지중해 식이가 항노화에 도움을 주었다는 것을 의미한다. 2013년에 저널 『란셋』에 발표된 연구는 전립선암 환자를 대상으로 5년간 적극적으로 운동을 하게 한 결과 텔로미어 길이가 길어졌음을 밝혔다. 백혈구의 텔로미어는 비교적 짧은 시간 내 체중 감량, 운동, 식이습관의 개선만으로도 바로 길어질 수 있으므로 건강한 생활습관의 지표로도 활용될 수 있다.
-PP. 172~173

출판사 서평

전 세계가 반도체 산업보다 더 큰 시장이 될 바이오 헬스케어 산업을
향해 진격 중이다!

지금은 질병이 생기면 치료하는 시대가 아니다. 미리 질병을 예측하고 예방하는 시대이다. 2003년에 인간 설계도를 밝혀내는 인간 게놈 프로젝트 완성 후 인간 질병의 유전적인 특성을 파악했을 뿐만 아니라 약물이나 음식 등의 개인 간 차이에 대한 비밀을 푸는 기초가 마련됐다. 또한 게놈 분석 비용도 계속 저렴해졌고 개인이 자신의 유전자 정보 검사도 늘어나고 있다. 더욱이 4차 산업혁명의 발전에 따라 인공지능 기술과 빅데이터를 도입해 개인의 질병을 예측하고 예방하는 시대가 본격적으로 시작됐다. 그에 발맞추어 전 세계적으로 개인맞춤 영양 연구가 활발하다. 이스라엘, 영국, 유럽연합, 미국 등이 아직 미개척 시장인 개인맞춤 영양의 주도권을 잡기 위한 각축전을 벌이고 있다.
우선 이스라엘이 가장 먼저 개인맞춤 영양을 향한 의미 있는 첫발을 내디뎠다. 바이츠만과학연구소가 중심이 된 개인맞춤 영양 연구PNP에서 개인의 식이 섭취, 생활방식, 숙주 표현형 및 장내미생물군집 유전체의 변화에 대한 인간 집단의 광범위한 모니터링을 하고 식사에 대한 개별 혈당 반응을 정확하게 예측하는 기계학습 알고리즘을 개발한 것이다. 영국은 프레딕트1 연구에서 식후 중성지방 반응도를 기계학습으로 예측해냈다. 주요 연구자인 팀 스펙터는 연구 참가자들에게 음식을 섭취했을 때 단백질, 지방, 탄수화물의 비율에 따라 다 다르게 반응한다는 사실을 알아냈다. 참가자의 99%는 평균에 맞지 않았고 일란성 쌍둥이 역시 차이가 있었다는 것이다. 유럽연합의 푸드포미는 식품과 유전자 발현의 관계를 연구하고 있다. 개인맞춤 영양의 근본적인 질문인 ‘음식, 유전자, 신체적 특성에 대한 현재의 이해를 어떻게 잘 활용해 각 개인에게 맞는 건강한 식단을 설계할 수 있는가’에 대한 답을 찾고 있다. 미국은 미국인 1만 명을 대상으로 5년간 개인맞춤 정밀영양 연구에 1억 5,600만 달러를 투자 계획이다. 정밀연구를 촉진하고 개인맞춤 식단을 예측하는 알고리즘을 설정해 다양한 인구의 건강을 개선하고 만성질환을 줄이는 것을 목표로 하고 있다.
한국에서는 아직 이스라엘, 영국, 유럽연합, 미국과 같은 연구는 부재한 상태이다. 다만, 정밀의료 기반 형성을 위한 국가 통합 바이오 빅데이터 구축 사업이 진행되고 있는데 자발적인 유전 정보 제공자 100만 명의 데이터 수집을 목표로 하고 있다.

전세계 식품 기업들은 물론이고 스타트업들이 앞다투어 개인맞춤 식단을
시도하고 있다
최근 통계에 따르면 코로나19 이후 미국인의 75%가 영양제를 복용한다고 한다. 미국 건강기능식품 시장 규모는 2021년 기준 484억 달러로 평가됐다. 점점 더 많은 고객이 자신의 특정 건강과 웰빙 요구를 맞춘 건강기능식품을 찾고 있다. 하지만 아직 개인맞춤 영양 또는 정밀영양 시장은 산업화의 초기 단계다. 해외 개인맞춤 건강기능식품은 설문 알고리즘, 유전자 검사, 혈액 검사, 장내미생물 분석 등을 통해 제공하고 있으며 소변 검사. 모발 검사, 대사체 분석 등을 활용하기도 한다. 국내에서도 다양한 기업들이 개인맞춤 건강기능식품을 준비하고 있다.
또한 식품 기업들도 개인맞춤 식단을 시도하고 있다. 유전자, 혈액, 소변, 대변, 모발 등의 여러 검사결과나 개인의 식습관, 라이프스타일 로깅 등의 데이터를 기반으로 각자 개인에게 맞는 영양 성분을 추천하는 모델이나 특정 질병 또는 영유아, 시니어, 임산부처럼 특정 생애주기에 맞는 맞춤형 식품을 제안하는 모델 등으로 이루어져 있다. 그 외에도 메디푸드와 밀키트의 발전이 두드러지고 있다. 또한 마이크로바이옴도 화장품, 샴푸, 항노화 등의 뷰티제품과 마이크로바이옴 맞춤형 식단관리와 마이크로바이옴을 활용한 반려동물용 사료와 영양제가 나와 있다.

유전체에 따른 개인맞춤 영양으로 치료하고 기능의학 데이터로 질병을 예방하는
시대가 온다
이제 우리는 영양유전학의 발전을 통해 특정 영양소 결핍을 알아낼 수 있게 됐다. 유전자 분석을 통해 비타민 결핍을 예측하고 그에 따른 처방을 할 수 있고 다이어트를 한다면 비만과 식탐을 일으키는 유전자가 있는지를 검사해 그에 따른 처방을 할 수 있고 장내 미생물인 마이크로바이옴을 검사하고 개인맞춤 유산균 처방도 할 수 있다. 특히 기능의학 분야가 발전하면서 활용도가 더 높아지고 있다. 기능의학이란 암이나 당뇨나 고혈압 같은 질병은 아니지만 만성피로, 통증, 수면장애, 스트레스로 인한 다양한 증상 등 신체와 정신이 정상적이지 않은 상태, 즉 생리적 기능 이상 상태를 진단하고 치유하는 학문이다. 노화 호르몬 검사, NK면역세포 활성화 검사, 소변 유기산 검사, 모발 미네랄 검사, 푸드 항체 검사, 자율신경 검사 등을 통해 타고난 유전자가 나빠도 질병을 예방하고 치료할 수 있는 것이다. 생체시계라고 불리는 텔로미어의 길이도 개인맞춤 영양을 통해 늘릴 수 있는 것이다.
이 책은 개인의 건강한 삶의 질을 높이는 개인맞춤 영양과 식단에 관한 최전선의 연구 성과와 기업들의 다양한 비즈니스와 의료계의 서비스 등을 일목요연하게 알려주고 있다.

작가정보

저자(글) 김경철

연세대학교 의과대학을 졸업했고 동 대학원에서 보건학 석사와 노화과학 박사를 마쳤으며 미국 보스턴 터프츠대학교의 인간노화영양연구센터HNRCA, Human Nutrition Center on Aging에서 영양유전학과 후성유전학을 연구했다. 차의과학대학교 차움 라이프센터에서 항노화와 기능의학 진료를 했으며 강남 메이저 병원을 거쳐 지금은 웰케어클리닉에서 대표원장으로 항노화, 맞춤영양 중심의 진료를 하고 있다. 또한 테라젠이텍스 바이오 연구소, 이원다이애그노믹스, 마이지놈박스 등 국내 유수 유전체 회사들의 임원을 맡으며 맞춤 유전체 서비스를 개발하고 전국의 의사들과 고객들을 상대로 교육을 해왔다.
현재 웰케어컨설팅을 설립하여 의사들을 대상으로 항노화 기능의학, 유전체 정밀의학, 디지털 헬스케어에 대한 비대면 교육을 하면서 기업과 정부를 대상으로 비즈니스와 연구 컨설팅을 하고 있다. 주요 저서로는 『유전체, 다가온 미래의학』『인류의 미래를 바꿀 유전자 이야기』『바이러스를 이기는 음식과 영양』『인생 오후의 처방전』 등이 있다.

저자(글) 김지영

고려대학교 생명과학부를 졸업했고 미국 조지아대학교 수의과대학 생리약리학과에서 독성학을 전공으로 박사학위를 받았다. 위스콘신대학교 매디슨 캠퍼스 제약과학부와 서울대학교 약학대학 약학과에서 박사 후 연수 과정을 마쳤다. 식물유래 활성 성분들의 질병 예방 분자기전에 대한 연구를 주로 했으며 신경과학, 생리학, 약리학 및 독성학, 식품과학 등 다학제 분야에서 융합적 연구를 해왔다.
다수의 국제 SCI 학술지에 연구 내용을 출판하였고 2013년과 2015년 브릭BRIC 한국을 빛내는 사람들에 논문을 등재하기도 했다. 현재 서울대학교 식품바이오융합연구소에서 영양생리약리 전공 연구교수로 재직 중이다. 인간의 행동에서 중요한 영역인 식이에 대한 사람들의 서로 다른 반응의 요인 및 약물의 반응군 예측 연구에 큰 관심을 가지고 개인의 빅데이터와 인공지능을 활용한 개인맞춤 영양 AI 아키텍스Architect·플랫폼Platform 연구를 수행하고 있다.
서울대학교 인공지능 식이AI Diet 심포지엄과 서울대학교 맞춤형 식이 설계 인공지능 식이AI Diet 플랫폼 개발 연구단 컨소시엄을 운영하기도 했다. 기업과 정부를 대상으로 개인맞춤 영양에 대해 강의하고 자문하고 있으며 2021~2022년 한국식품영양과학회 개인맞춤영양분과 위원장을 맡고 있다.

저자(글) 김해영

고신대학교 의과대학을 졸업했고 연세대학교 의과대학 융합의학과 디지털 헬스케어 전공으로 공학 석사학위를 받았다. 세브란스 병원에서 가정의학과 전문의를 수료하였으며 항노화와 기능의학 클리닉을 거쳐 현재는 웰케어클리닉 원장으로 기능의학과 맞춤영양 진료를 하고 있다. 개개인에게 맞는 음식, 영양, 건강기능식품이 디지털 헬스케어와 융합되어 최적의 건강 상태를 구현하여 질병을 예방하는 것에 관심을 가지고 있다. 마이크로바이옴과 장을 연구하면서 천랩의 메디컬 닥터로 활동하였으며 CJ 웰케어에서 맞춤형 건강기능식품 개발을 도왔다.
현재는 닥터키친&프레시지를 비롯해 마이크로바이옴 및 건강기능식품 기업의 자문의로 메디푸드 및 기능성 식품 개발 등을 함께하고 있다. 주요 저서로는 『바이러스를 이기는 음식과 영양』 등이 있다.