인간과 동물의 장관은 다양한 미생물총을 형성하며 이러한 장내 미생물은 숙주의 장관뿐만 아니라 호흡기, 신경계, 두뇌, 면역계와 같은 다양한 부위에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 최근 장내 미생물총의 구성과 기능에 대한 연구가 활발하게 추진되고 있다. 반면, 생태계에서 배양 가능한 미생물은 1% 미만으로 알려져 있어서, 배양 방법을 통해 미생물총의 구성과 기능을 확인하기에는 한계가 있었다. 그러나 최근 차세대 염기서열 분석 (Nest Generation Sequencing, NGS) 기술이 도입되면서 이전에는 알려지지 않았던 미생물 종들이 식별되고 있다.
본 연구에서는 질병과 개의 장내 미생물총의 관계를 이해하기 위해, 개의 장내 미생물총 데이터를 NCBI database로부터 수집하고, 뇌전증(epilepsy)과 람블편모증(Giardia intestinalis)에 이환된 개와 건강한 개의 장내 미생물총을 비교 분석하였다. 질병 이환 개의 장내 미생물총 분석 결과, Peptoclostridium, Blautia 및 Megamonas가 뇌전증과 Beta-다양성에서 유의한 상관관계를 나타냈으며, Fusobacterium, Bacteroides 및 Ligilactobacillus 외 2종의 미생물이 람블편모증과 유의미한 상관관계를 나타냈다(ANOSIM R=0.6376, p-value<0.001). Biomarker를 분석한 결과, Peptoclostridium, Blautia, Megamonas 및 Ligilactbacillus가 유효한 biomarker로 제시되었다. 미생물 Network 분석 결과, Ligilactobacillus는 람블편모증 group안에서 매우 복잡한 상호관계를 나타냈으며, Collinsella는 Peptoclostridium, Blautia, 및 Megamonas와 상호관계를 나타냈다 본 연구를 통하여 뇌전증과 람블편모증 감염이 개의 장내 미생물총 변화에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며, 이는 개의 건강상태와 장내 미생물총의 연관성을 이해하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
또한, 본 연구에서는 삼원교잡 [Duroc x (Landrace x Yorkshire)] 거세수퇘지를 사용하여, 돼지의 성장 단계와 환경 조건에 따른 장내 미생물총의 변화를 조사하기 위해 3개의 돈사에서 70일, 100일, 130일 및 160일령의 돼지 3마리의 분변을 채취하였다. 분변에서 추출한 DNA를 사용하여 장내 미생물 총을 Illumina Miseq을 이용하여 분석하였다. Alpha 다양성 분석 결과, 농장과 관계없이 돼지의 성장이 증가함에 따라 장내 미생물총의 풍부도와 다양성이 증가하는 경향을 나타냈었지만, 통계적으로 유의적 차이는 나타나지 않았다. 장내 미생물 분포를 분석한 결과, 모든 시료에서 문(Phylum) 수준에서 Firmicutes와 Bacteroidetes가 우세하였으며, 일령이 증가함에 따라 Firmicutes가 증가하는 경향을 나타내는 반면, Bacteroidetes는 감소하는 경향을 나타냈다. STAMP software를 사용하여, nonparametric test를 적용한 결과, Ruminococcus, Dialister 및 Acholeplasma외의 일부 미생물 종들의 분포가 일령 및 돈사에 따라 유의적으로 다름을 찾을 수 있었다. 본 연구는 양돈 산업에서 돼지의 건강과 성장을 촉진하기 위한, 장내 미생물총간 상호 작용을 위한 기본 연구 자료로 활용될 것으로 기대된다.