지용우 연세대 용인세브란스병원 안과 교수, 문채은 박사후연구원 연구팀이 안구의 방수를 분석해 각막내피세포부전을 진단하는 새로운 생체표지자를 발견했다. 

각막내피세포는 수분 균형과 영양 공급을 조절해 각막의 투명도와 시력을 유지하는 데 핵심적인 역할을 한다. 이 세포는 자가재생 능력이 제한적이기 때문에 손상돼 기능이 저하되면 각막내피세포부전으로 이어져 시력에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 이 질환을 앓는 경우 시력 감소, 각막 부종뿐만 아니라 각막 이식수술이 필요한 상황에 이르기도 한다.

각막내피세포의 상태를 직접적으로 파악하는 것은 각막내피세포부전을 극복하는 첫걸음이다. 하지만 현재 안과에서 시행하는 검사로는 측정 가능한 세포의 수가 극소수에 불과해 세포 기능을 간접적으로 유추할 수밖에 없다.

이에 연구팀은 각막내피세포가 직접 접촉하고 있는 방수(안구액)를 통해 각막내피세포부전의 진단과 치료에 도움이 되는 새로운 생체표지자(바이오마커)를 발견하고자 연구를 수행했다. 연구팀은 각막내피세포부전을 진단받고 각막이식수술을 받게 된 환자들의 각막내피조직에 대한 전사체 분석(transcriptomocs)과 방수 샘플에 대한 단백체 분석(proteomics)을 진행했다.

바이오마커 연구 3가지 과정 (프로파일링-검증-유효성 재확인)

연구는 크게 세 가지 과정으로 나뉜다. 먼저 대표 환자군을 대상으로 생체표지자 후보물질을 탐색(프로파일링)하고, 추려진 물질을 개별 환자 샘플에서 검증하고, 최종적으로 선택된 물질의 유효성을 다시 한번 환자 샘플을 통해 재확인하는 과정이 이뤄졌다.

연구팀은 각막내피세포부전 환자들의 각막내피세포와 방수에서 유의하게 변화된 전사체 및 단백체를 분석해 공통적으로 발현한 물질에 주목했다. 총 35개의 물질이 ‘탐색’ 과정에서 발견됐고, 이들은 면역반응, 이온수송 등 세포의 중요한 생물학적 과정과 관련이 있었다.

조금 더 유효한 생체표지자를 추리기 위해 환자의 방수에서 단백체를 분석하는 ‘검증’의 단계를 거쳐 TIMP1, ANGPTL7, FCGBP 등 3개 단백질, 즉 진단용 바이오마커를 확인했다. 최종적으로 3개 단백질에 대해서는 개별 방수 샘플을 이용해 ‘유효성 확인’의 절차를 시행했다.

지용우 교수는 “이번 연구에서 도출된 생체표지자가 각막내피세포부전의 병리학적 이해를 증진하고 진단, 치료하는 것뿐 아니라 안과 수술에서 발생할 수 있는 합병증을 진단하거나 방지하는 데에도 도움이 될 것으로 기대한다”라고 밝혔다.

이번 연구는 국제학술지 ‘국제분자과학저널’(International Journal of Molecular Sciences, IF=5.6)’에 최근 게재됐으며, 연구 성과물은 ‘각막내피세포의 기능 부전 진단용 바이오마커’라는 발명 명칭으로 지난 11월 16일 특허 출원을 마쳤다.