지스트 박지환 교수. 지스트 제공
GIST(광주과학기술원, 총장 김기선) 생명과학부 박지환 교수팀이 미국 펜실베니아대학, 스페인 바르셀로나 과학기술대학과의 국제공동연구를 통해 만성신장질환의 새로운 치료 가능성을 제시했다.
연구팀은 최신 단일세포 분석 기술을 통해 인체에서 가장 복잡한 세포종류로 구성된 장기 가운데 하나인 신장을 개별 세포수준에서 분석한 결과 만성신장질환 발전과정에서 중요한 세포종류를 밝혀내고 이 세포의 분화와 대사조절에 중추 역할을 하는 에스트로겐 관련 수용체(Estrogen Related Receptor Alpha, ESRRA)를 발굴했다. 단일세포 분석 기술은 한 번의 실험으로 수 만개의 개별 세포내에서 발현하고 있는 모든 유전자의 발현을 분석할 수 있는 기술로 최근 생물학 및 의생명 분야에서 가장 중요한 차세대 기술 중 하나로 평가받고 있다.
만성신장질환은 당뇨, 고혈압에 흔히 수반되는 질환으로 전 세계적으로 환자 수가 8억 명에 이를 정도로 급증하고 있는 추세이다. 특히 말기 신장질환으로 발전하면 투석과 신장이식 외에는 치료법이 없어 환자와 가족들에게 큰 고통이 따르고 사회경제적 비용도 적지 않다. 일단 만성신장질환이 진행되기 시작하면 이를 멈추거나 회복할 수 있는 치료제가 아직 없어 새로운 치료제의 개발이 시급하다.
연구팀은 사람의 만성신장질환이 유도된 동물모델, 신장 장기유사체(오가노이드)에 대한 단일세포 분석을 통해 만성신장질환에서는 잘못 분화된 신장 내 근위 세뇨관 상피세포가 다수 존재하며 이들의 지질대사 과정에도 문제가 생긴 것을 밝혀냈다. 신장 장기유사체는 인간의 유도만능줄기세포를 배양해 만든 신장 특이적 세포집합체로, 실제 신장과 유사한 모델로 활용 가능하다.
이같은 근위 세뇨관 상피세포의 분화와 지질대사를 조절하는 핵심 조절인자가 에스트로겐 관련 수용체(ESRRA)이며 이 유전자를 억제하거나 과발현시킴으로써 만성신장질환을 제어할 수 있다는 것을 확인했다.
GIST 박지환 교수는 "이번 연구는 단일세포 분석기술, 신장 장기유사체 등의 최신 기술을 접목함으로써 만성신장질환의 핵심 세포종류와 조절인자를 밝혀냈다는데 큰 의의가 있다"며 "향후 유전자 발현 조절을 통해 특정 세포종류에만 특이적으로 효과가 있는 약물 개발의 가능성을 확인했다"고 말했다.
GIST 박지환 교수(제1저자 및 교신저자)가 참여한 이 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업과 기초연구실 등의 지원을 받아 수행했으며 관련 논문은 대사 분야 국제학술지 셀 메타볼리즘(Cell Metabolism)에 2021년 1월 5일자 인쇄본으로 게재됐다.