성균관대학교(총장 유지범) 삼성융합의과학원/삼성서울병원 원홍희 교수 연구팀(제1저자 조현빈 연구원)이 110만 명이 넘는 대규모 유전체 빅데이터와 첨단 단일세포 분석 기술을 결합하여 난치성 피부 질환인 ‘건선’이 발생하는 구체적인 원리를 밝혀내고, 새로운 치료 약물의 표적이 될 유전자를 대거 발굴했다고 밝혔다.

▲ 성균관대 원홍희 교수, 조현빈 연구원 [사진=성균관대 제공]

흔히 피부가 붉어지고 하얀 각질이 일어나는 ‘건선’은 전 세계 인구의 약 2%가 겪는 대표적인 만성 염증성 질환이다. 건선은 단순히 피부 표면의 문제에 그치지 않고 면역체계가 우리 몸을 스스로 공격하는 자가면역 질환으로, 관절염은 물론 심혈관 질환, 비만, 당뇨병 등 전신 질환 위험을 높이는 것으로 알려져 있다. 

그동안 건선의 유전적 원인을 찾는 연구와 세포 수준의 연구가 개별적으로 진행되어 왔으나, 방대한 유전체 정보와 개별 세포의 실제 반응을 하나로 엮어 구체적인 발병 경로를 입증한 연구는 드물었다.

이에 연구팀은 110만 명 이상의 대규모 인체 유전체 데이터를 통합 분석(메타분석)하여 건선 발병과 밀접한 연관이 있는 125개 유전자 영역을 찾아냈다. 이 가운데 17개는 기존 학계에 전혀 알려지지 않았던 새로운 유전자 영역이다. 

나아가 연구팀은 정상인과 건선 환자의 피부에서 추출한 세포들을 하나씩 분리해 유전자 활동을 들여다보는 ‘단일세포 전사체 분석’ 기술을 접목하여 질환 발생에 직접적으로 관여하는 핵심 세포 집단을 규명하는 데 성공했다.

분석 결과, 몸속 면역 방어 체계를 담당하는 ‘골수성 세포’와 ‘T세포’뿐만 아니라, 피부 표면을 구성하는 ‘각질형성세포’와 혈관을 이루는 ‘혈관내피세포’가 유기적으로 신호를 주고받으며 과도한 염증 반응을 촉발한다는 사실이 밝혀졌다. 

연구팀은 피부 층별로 각 세포가 어떻게 상호작용하는지 입체적으로 확인하고, 이를 억제할 수 있는 유력한 치료 표적 유전자 50개를 엄선하여 제시했다.

▲ 건선 전장유전체 및 단일세포 전사체 통합 분석 개요도 [그림=성균관대 제공]

원홍희 교수는 “이번 연구는 방대한 유전체 빅데이터와 세포 정밀 분석 기술을 융합하여 건선이 왜, 어떤 세포의 이상으로 일어나는지를 명확히 밝힌 성과”라며 “앞으로 환자 개인의 특성에 맞춘 면역 조절 치료제와 신약을 개발하는 데 핵심적인 이정표가 될 것”이라고 기대를 전했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행되었으며, 세계적 권위의 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8월 27일 자로 온라인 게재되었다.

글. 우정남 기자 insight1592@gmail.com