심부전 원인 ‘바카라 꽁 머니’ 발병 관여 유전자 규명…표적 치료제 개발 가능

[더바이오 유수인 기자] 심부전을 일으키는 주요 원인인 ‘바카라 꽁 머니’은 심장 근육 자체가 약해지거나 두꺼워지는 질환이다. 심장이 몸에 혈액을 충분히 공급하지 못해 숨이 차고 쉽게 피로해진다. 심한 경우 심장이식을 받아야 하거나 젊은 나이에서도 급사로 이어질 수 있을 만큼 치명적인 난치성 질환이다.

하지만 바카라 꽁 머니은 사람마다 심장이 늘어나는 ‘확장성’, 심장 벽이 두꺼워지는 ‘비대성’, 심장 근육 일부가 혈액을 공급하지 못하는 ‘허혈성’ 등 유형이 다양하고 복잡할 뿐만 아니라 발병 원인도 명확히 밝혀지지 않았다. 따라서 바카라 꽁 머니의 원인 자체를 치료하기보다는 심장이 약해질 때 생기는 생리적 반응을 조절하는 치료가 주로 시행되고 있다.

8일 서울아산병원에 따르면이상언 심장내과 교수와 황희상 병리과 교수가 이끄는 연구팀은 바카라 꽁 머니 환자 37명의 심장 조직을 대상으로 유전자 발현을 공간적으로 분석할 수 있는 ‘공간 전사체학(spatial transcriptomics)’ 기법을 활용한 결과, 바카라 꽁 머니 발병에 관여하는 유전자를 밝혀냈다.

심장 조직을 정밀하게 분석해 세포 구성과 유전자 발현 차이를 규명한 최초의 대규모 연구인 만큼, 향후 바카라 꽁 머니 치료제 개발을 위한 새로운 단초를 마련할 것으로 기대된다는 게 연구팀의 설명이다. 미국 의학연구소인 스크립스연구소(Scripps Research) 및 한국과학기술원(KAIST)과 공동으로 진행된 이번 연구는 세계적으로 권위 있는 ‘유럽심장학회지(European Heart Journal, 피인용지수 38.1)’에 최근 게재됐다.

바카라 꽁 머니은 환자마다 양상이 다양하고 복잡할 뿐만 아니라, 환자 1명의 심장 조직 내에서도 세포 구성이나 손상 정도가 매우 다양하게 나타난다. 따라서 기존 분석법으로는 조직적으로 복잡한 바카라 꽁 머니을 정밀하게 파악하는 데 한계가 있었다.

이를 극복하는 최신 분석법인 ‘공간 전사체학’은 세포 내 유전자 발현을 분석하는 기존 기술에 조직 내 위치 정보를 결합한 분석법이다. 조직이 정상인 부위나 손상이 있는 부위 등 특정 부위에서 어떤 세포가 어떤 유전자를 발현하는지를 시각화할 수 있다. 즉, 조직이 손상되는 양상에 따라 세포별 유전자 변화가 어떻게 나타나는지를 지도로 그리듯 보여주는 분석법이다.

이상언·황희상 교수팀은 지난 2018년 1월부터 2021년 4월까지 바카라 꽁 머니 환자 37명과 대조군 7명의 심장 조직을 공간 전사체학을 활용해 1만2800개의 유전자를 도출해 대규모 분석을 시행했다. 그 결과 연구팀은 바카라 꽁 머니이 진행되는 과정에서 세포의 종류뿐만 아니라 섬유화·퇴행 등 조직의 손상 양상에 따라 유전자 발현이 어떻게 달라지는지를 정밀하게 밝혀냈다.

자세히 살펴보면, 심장 근육 세포가 손상되거나 기능을 잃는 퇴행성 변화가 나타날 때에는 단백질 분해와 관련된 ‘UCHL1 유전자’의 발현이 증가했다. 이 유전자는 손상된 심장 조직을 회복하려는 과정에서 섬유화가 진행될 때는 염증반응을 유도하고 섬유화를 촉진하는 특수한 세포 유형이 관찰됐으며, ACKR1·PLVAP·CCL14 유전자를 함께 발현하는 특징을 보였다.

또 연구팀은 바카라 꽁 머니 환자의 심장 조직 중에서도 심장 기능이 비교적 유지된 ‘초기 보상기’와 기능이 급격히 저하된 ‘말기 비보상기’ 상태에서 서로 상반되게 조절되는 유전자들을 발견했다고 강조했다. 이 과정에서 TAX1BP3·PFKFB2·CRIP3 등 기존에 바카라 꽁 머니과의 연관성이 잘 알려지지 않았던 유전자를 새롭게 규명했고, 이는 향후 바카라 꽁 머니을 유발하거나 진행을 결정짓는 핵심 표적이 될 가능성을 보인다는 게 연구팀의 설명이다.

더 나아가 연구팀은 바카라 꽁 머니의 복잡한 병태생리를 전 세계 연구자 누구나 직접 데이터를 탐색하고 활용해추가 연구를 진행할 수 있도록 웹 기반 플랫폼을 구축했다. 특히 공간 전사체 기반의 빅데이터 개방을 통해 바카라 꽁 머니 관련 연구가 더욱 활발하게 진행될 것으로 기대된다.

황희상교수는 “이번 연구는 기존의 유전자 분석이 간과했던 세포별, 부위별 차이를 반영해 바카라 꽁 머니을 분석한 최초의 연구”라며 “이를 바탕으로 바카라 꽁 머니의 병태생리 기반 정밀 진단이 가능해지고 향후 정밀의학 기반 맞춤 치료제 개발에도 큰 단서를 제공할 것으로 기대된다”고 말했다.

이상언교수는 “바카라 꽁 머니은 심부전이나 급사를 초래할 수 있는 치명적인 질환임에도 불구하고, 현재까지는 심장 기능 저하에 따른 공통된 생리적 반응을 조절하는데 초점이 맞춰져 있었다”며 “이번 연구는 바카라 꽁 머니의 다양한 병리적 양상과 세포 반응을 정밀하게 분석할 수 있는 기반 데이터를 구축한데 의의가 있으며, 이를 바탕으로 궁극적으로 바카라 꽁 머니 자체를 표적하는 치료제 개발로 이어질 수 있도록 지속적으로 연구하겠다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 보건복지부의 ‘연구중심병원 육성 연구개발 사업과제’ 지원을 받아 시행됐다.