영국·벨기에 연구팀, 세계 첫 흉선 지도 완성 … 암·자가면역질환에 새로운 기대주

홍세정 기자
등록 2020-02-21 20:26:47
수정 2020-02-24 13:21:06

맞춤형 T세포 암치료, 중증 합병증성 면역결핍장애·제1당뇨병 치료 등에 기여

흉선을 지도로 만드는 작업이 완성됐다. 흉선은 인간 전 생애에 걸쳐 감염성질환과 외부물질로부터 신체를 보호하는 면역계 세포인 백혈구를 만드는 곳이다. 이 ‘세포지도’는 과학자들이 시간에 따른 흉선세포 변화와 백혈구 T세포의 발달을 이해하게 도와주고, 암·자가면역질환에 대한 새로운 치료의 문을 열어 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다.

영국 웰컴생거연구소(Wellcome Sanger Institute), 영국 뉴캐슬대(Newcastle University) 및 벨기에 겐트대(Ghent University) 연구자들은 단일 세포 RNA의 서열을 분석하는 시퀀싱 작업을 통해 배아 및 태아 흉선뿐만 아니라 어린이와 성인의 세포 약 20만개를 분석했다. 그 결과 흉선에서 다양한 세포 유형이 세포 상태에 따라 달라질 수 있음을 알아냈다.

연구팀은 “우리는 인간의 흉선에서 50개 이상의 서로 다른 상태의 세포를 확인했다. 인간의 흉선 세포 상태와 유전자 발현 프로필(gene expression peofile)은 소아와 성인의 생활과 발달 전반에 걸쳐 다채로운 방식으로 변한다”고 ‘사이언스’지에 게재된 논문에서 밝혔다.

연구팀은 컴퓨터 계산방법을 이용해 다양한 종류의 유사한 인구집단에서 흉선과 간의 전구세포가 태아에서 건강한 T세포로 성숙하는지 밝혀냈다. 겐트대 교수이자 시니어 저자인 톰 타곤(Tom Taghon)은 “완벽한 흉선으로 어떻게 완성돼가는지도 알게 됐다”며 “이는 면역이 어떻게 발전해가는지 그려보는 큰 그림의 한조각의 퍼즐이 될 수 있다”고 설명했다.

뉴캐슬대 면역·피부학과 교수이자 시니어 저자인 무즐리파 하니파(Muzlifah Haniffa)는 “흉선 세포지도로 흉선의 세포 신호 암호를 풀고, 초기 단계 면역 전구체세포가 특정 T세포로 전환하기 위해 어떤 유전자를 작동시켜야 하는지를 밝혀내는 중”이라며 “이것은 특정 암을 공격하고 죽이는 맞춤형 종양치료법을 만들기 위해 적합한 특성의 T세포를 체외에서 조작하는 데 참고가 될 수 있으며 장차 매우 흥미로운 일이 될 것”이라고 말했다.

예컨대 흉선 지도는 암에 대한 CAR-T세포(Chimeric Antigen Receptor T cell)와 같은 T세포 기반 치료를 향상시키는 것 외에도, 중증합병증성면역결핍장애(Severe combined immunodeficiency, SCID)처럼 T세포가 비정상적으로 발달한 사람이나 제 1형 당뇨병과 같은 자가면역질환 치료에 기여할 수 있을 것으로 보인다. T세포 치료는 현재 B세포림프종과 백혈병에 적용되고 있으나 적합한 서브 타입의 T세포를 매칭하지 못하는 단점을 안고 있다.

이 연구의 제1저자인 웰컴생거연구소 박종은 박사는 “세포 발생 단계에서 성인기에 이르기까지 전생에 걸쳐 건강한 흉선에서 일어나는 일과 T세포를 형성하는 이상적인 환경을 제공하는 방법을 이해하기 위해 최초로 인간 흉선 세포지도 책을 제작했다”며 “공개적으로 접근 가능한 자료로 전세계적으로 연구자들이 면역체계가 인체를 보호하기 위해 어떻게 발달시키는지를 이해하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다.

흉선세포지도는 인간의 건강과 인체의 질병을 더 잘 이해하기 위해 2016년 국제적으로 시작된 인간세포지도(Human Cell Atlas) 프로젝트의 일부다. 흉선지도 연구팀과 마찬가지로 다수의 연구팀이 척수, 폐, 심장, 간과 같은 특정 조직에 중점을 둔 연구를 진행 중이다. 또 다른 연구팀은 단일세포 및 다중세포에 대한 프로파일링(자료수집)을 통해 매핑(지도화 작업)하는 기술을 연구 중이다. 개발된 프로토콜 및 도구와 관련된 모든 데이터는 리서치 커뮤니티에서 무료로 이용이 가능하다.

흉선은 아동기에 가장 커졌다가 사춘기 이후로 점차 쇠퇴한다. 흉선은 인생의 페이스메이커로 불리며 35세경에 이르면 거의 사라진다. 흉선이 어떻게 발달하고 시드느냐를 연구하는 것은 인생 전반에 걸친 노화와 면역체계 변화를 연구하는 데 빛을 던져줄 것으로 기대된다.

사라 테이크만 웰컴생거연구소 시니어 저자이자 인간지도세포 조직위원회 공동 회장은 “이번 흉선 지도는 인체의 모든 세포를 차트화하려는 인간세포지도 프로젝트의 중요한 부분”이라며 “세포공학이나 인공 흉선을 만들어보려는 재생의학에 널리 응용될 것”이라고 언급했다.

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