독일 막스 플랑크 연구소, 간 세포 '유형 지도' 완성
간 조직 재생 경로 확인, 암 치료 혁신도 기대
(서울=연합뉴스) 한기천 기자 = 인체 내에서 간은 크고 활발히 움직이는 기관 중 하나다.
간은 음식물에 들어 있는 당, 단백질, 지방 등 성분을 몸에 이로운 물질로 바꿔 세포에 배분한다. 간은 혈액의 독소 해소에 없어서는 안 될 면역기관이기도 하다. 가장 놀라운 건 간의 재생 능력이다. 이식 수술에 성공하면 간은 원래 조직의 25%만 갖고도 완전한 크기로 재생한다.
전 세계적으로 간 질환은 중대한 건강 문제이자 주요 사망 원인으로 꼽힌다. 독일에서만 지방간, 간암, 간염 등을 앓고 있는 환자가 최소 500만 명에 이른다. 그런데도 간을 구성하는 다양한 세포들의 유형별 특성과 분자적·세포적 연관 과정에 대한 연구는 충분하지 못한 게 현실이다.
독일의 막스 플랑크 면역학·후생유전학 연구소 과학자들이, 간을 구성하는 세포들의 유형별 특징과 위치, 활성 유전자, 단백질 등을 포괄적으로 상세히 보여주는 '간 세포 아틀라스(세포 유형 지도)'를 완성했다.
이번 연구는 막스 플랑크 연구소(MPI)의 연구그룹 리더로서 자신의 랩(실험실)을 운영하는 도미니크 그륀 박사가 주도했고, 보고서는 저널 '네이처(Nature)'에 실렸다. 프랑스 스트라스부르 대학의 과학자들도 이번 연구에 참여했다.
10일(현지시간) 온라인(링크) [http://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-07/mpio-ahl071019.php]에 공개된 연구개요에 따르면 그륀 박사팀은 9명의 자원자한테 기증받은 1만 개의 간 세포 샘플을 '단세포 RNA 시퀀싱(single-cell RNA sequencing)' 기술로 분석했다.
샘플에는 대사 기능을 하는 실질 '간세포(hepatocyte)'를 비롯해 혈관 내벽 상피세포, 대식세포 등 면역세포, 담관 세포, 혈관 내피 전구세포 등이 망라됐다.
먼저 주목할 부분은 이들 세포의 하위유형(subtype) 세포들이 새로 발견됐다는 것이다. 형태학적 외형은 크게 다르지 않지만, 개별적인 유전자 발현에선 다양하고 상이한 특성을 보였다.
연구팀은 단세포 RNA 시퀀싱(염기서열 분석) 기술로 세포 내 개별 유전자에 mRNA(메신저 RNA)가 얼마나 많이 있는지 측정했다. mRNA의 기능은 DNA에 담긴 단백질 정보를 제조 공장에 전달하는 것이다.
그륀 박사는 "특정 시점에 어떤 RNA가 세포 안에 있는지 측정하면, 어떤 유전자가 활성화됐는지도 알 수 있다"면서 "특정 세포가 어떤 기능을 하고, 어떻게 제어되며, 질병이 발생했을 때 어떤 일이 생기는지를 알려주는 일종의 세포 지문과 같다"고 말했다.
담관 세포의 아세포 군(subpopulation)에 숨겨져 있던 새로운 특성을 확인한 것도 세포 지문 덕분이다. 담관은 간 전체에 퍼져 있는데, 이를 통해 담즙이 쓸개에 공급된다.
보고서의 제1 저자인 나딤 아이자라니 박사 과정 연구원은 "이 아세포 군의 세포들이 전구세포이거나 간세포(幹細胞)라는 걸 우리 데이터를 보면 알 수 있다"면서 "이들 세포는 줄기세포의 특징인 오르가노이드(미니 장기)를 형성할 뿐 아니라 다른 유형의 세포로 변할 잠재력도 갖고 있다"고 설명했다.
실제로 이 전구세포를 실험실에서 배양했더니 간세포나 담관 세포로 분화했다고 한다.
이 전구세포 군은 간 조직의 재생에 중요한 역할을 하고, 간 질환이나 간 종양의 발달에도 관련됐을 것으로 추정된다. 이번에 완성된 아틀라스와 단세포 RNA 시퀀싱 기술이 향후 암 치료 개선에 큰 잠재성을 가졌다고 보는 이유도 여기에 있다.
종양 등 질병 조직을 분석하는 현재의 접근법으론, 각 조직 샘플에 활성화된 전체 유전자의 평균 가치만 얻을 수 있고, 종양의 분자적 개요에 대해서도 그 정도 관점만 허용된다.
반면 단세포 염기분석을 하면, 건강하든 병이 들었든 검사 샘플의 각 세포에 대해 분자 지표(molecular signature)를 확보할 수 있다. 이렇게 얻은 건강한 조직의 레퍼런스 데이터(참고 자료)와 비교하면, 질병을 유발하는 종양세포의 분자적 특성을 지목할 수 있다.
한편 이번 연구는, 세계적으로 유수한 과학자들이 참여해 2016년 10월 출범시킨 '인간 세포 아틀라스' 프로젝트의 한 부분이다. 이 사업은 모든 인간 세포의 총체적 모습과 특성을 밝혀내는 걸 목표로 하고 있다.
cheon@yna.co.kr
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