한국원자력의학원은 성기문 박사 연구팀이 염증이나 암 발생에 관여하는 혈액 내 세포외소포체에서 유래한 나노입자를 바이오마커를 신규 발굴, 방사선 노출에 의한 죽상동맥경화증 발생 위험을 평가할 수 있는 신기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 

방사선은 선량이나 노출 상태에 따라 암을 비롯해 심혈관질환, 백내장, 신경계질환 발병률을 높이는 것으로 알려져 있으나, 다른 원인과 복잡하게 얽혀 오랜 시간 후에 나타나기 때문에 발생 예측이 어려웠다. 

연구팀은 정상인의 혈액과 실험쥐에 20∼5000mGy(밀리그레이) 방사선을 쪼인 후 혈관내부 표면을 감싸고 있는 혈관내피세포와 염증을 일으키는 면역세포가 방사선에 서로 반응해 세포외소포체를 분비하는 것을 규명했다. 

세포외소포체는 세포가 스트레스나 질환 발생 시 세포 간 정보교환과 신호전달을 위해 분비하는 것으로, 이 중 특정 성분은 면역기능, 상처조직 복구, 암 형성 과정 등에 관여하는 것으로 알려져 있다. 

죽상동맥경화증은 혈액 내 나쁜 콜레스테롤인 저밀도지단백(LDL) 결합 콜레스테롤이나 중성지방 등 지질 성분이 증가해 혈관 벽에 쌓이고 염증을 일으켜 죽상경화반이 생기는 것으로 협심증이나 심근경색과 같은 심혈관질환을 일으킨다. 일반적으로 고혈압, 당뇨병, 고콜레스테롤혈증, 흡연, 비만, 연령 등 다양한 위험 인자가 복합적으로 관여하며, 방사선 노출에 의한 순환계 조직 염증도 한 요인이 된다.

연구팀은 방사선으로 인한 죽상동맥경화증에 걸리도록 조작한 실험쥐를 대상으로 방사선을 쪼인 결과, 100mGy이상의 방사선 선량에 따라 비례해 세포외소포체 특정 성분(miR-126-5p)이 증가하여 죽상동맥경화증 발생 위험이 커지는 것을 확인했다. 

이를 통해 연구팀은 방사선 선량에 비례해 분비된 세포외소포체의 특정 성분(miR-126-5p)이 혈관내피세포와 면역세포 사이에서 정보를 전달하여 염증이 일어나는 초기 과정을 밝혀 방사선 노출에 의한 죽상동맥경화증 발생 위험을 알 수 있는 새로운 지표로 활용할 수 있는 가능성을 제시했다.

연구 결과는 국제세포외소포체학회가 발간하는 ‘세포외소포체저널’(Journal of Extracellular Vesicles, IF 17.337)’ 2023년 5월 4일자 온라인판에  ‘The miR-126-5p and miR-212-3p in the extracellular vesicles activate monocytes in the early stage of radiation-induced vascular inflammation implicated in atherosclerosis’ 논문으로 게재됐다. 제1저자는 최유연 한국원자력의학원 박사, 책임저자는 성기문 박사다.

성 박사는 “이번 연구는 혈액의 나노입자체 성분을 이용해 방사선 피폭 흡수선량을 추정하고 방사선 노출 위험성을 예측할 수 있는 획기적인 바이오마커의 개발 가능성을 열었다”며 “방사선 치료전략 수립과 환자의 예후 개선 및 건강관리를 위한 후속 검증 연구를 계속하겠다”고 밝혔다.

이번 연구는 원자력안전위원회 ‘방사선건강영향조사’ 사업과 한국연구재단 ‘과학기술분야기초연구 개인연구사업(중견연구)’의 지원으로 수행됐다.