바이오인

핵심내용

혈압 유지 세포의 분화를 조절하는 핵심 인자 발굴
- 혈관 평활근 세포의 재분화를 통한 혈관 질환 치료 가능성 제시 -

□ 한국연구재단은 서원희 교수(중앙대학교) 연구팀이 혈관 평활근 세포의 분화를 조절하는 핵심 인자 발굴을 통해, 향후 세포 전환* 기술을 이용한 혈관 질환 치료 가능성을 제시하였음을 밝혔다.
   * 세포 전환 : 세포가 가진 특징적인 유전자 발현, 형태, 기능 등이 소실되고 전혀 다른 세포로 바뀌는 것. 이번 성과에서는 해당 개념이 세포 전환 기술을 이용하여 혈관 치료를 위한 방법으로 기술되었다.

 o 또한 재단은 동 연구 성과에서 발생한 특허권(혈관세포 분화 조절 인자를 이용한 증식성 혈관 질환 예방 및 치료법)이 5억 7천만원에 기술 계약이 성사되어 관련 민간 회사에 기술이전 되었음을 밝혔다.

□ 혈관의 내벽을 구성하는 혈관 평활근 세포는 수축과 이완 작용을 통해 혈압을 일정하게 유지하는 기능을 담당한다.

 o 그러나 혈관 평활근 세포의 탈분화* 시 정상 기능을 상실하고 혈관 벽이 두꺼워져 동맥경화와 혈관 재협착** 등의 혈관 질환이 발생한다.
   * 탈분화 : 분화의 반대. 세포가 보유한 특징을 상실하고 분화 이전 단계로 돌아가는 현상. 혈관 평활근 세포의 경우, 수축과 이완에 필요한 단백질이 사라지고 세포 증식이 시작됨. 세포 증식이 일어나면 혈관이 좁아져 혈관질환을 일으키게 됨.
   ** 혈관 재협착 : 좁아진 혈관을 뚫는 풍선 확장 시술 이후 평활근 세포의 증식으로 혈관이 다시 좁아지는 질환

 o 따라서 탈분화된 혈관 평활근 세포를 정상 세포로 다시 분화시켜야 세포 본래의 정상 기능을 회복할 수 있다.

 o 이처럼 혈관 질환의 발생 원인을 밝혀내 근본적 치료를 위해서는 혈관 평활근 세포의 분화/탈분화를 조절하는 핵심 인자를 찾아야 했다.

□ 이에 연구팀은 섬유아세포 성장인자* 12(Fibroblast Growth Factor 12, 이하 FGF12)라는 물질이 혈관 평활근 세포의 분화를 조절하는 핵심인자임을 발견했다.
   * 섬유아세포 성장인자 : 모든 동물의 각 기관에 일반적으로 편재하는 섬유성 결합조직의 중요한 성분으로 구성된 섬유아세포의 성장 촉진 물질. 여러 종류의 유사 구조를 가진 단백질로 알려져 있음.

 o 정상혈관에서는 FGF12가 다량 발현되어 혈관 평활근 세포가 분화된 상태로 정상 기능을 담당한다. 그러나 혈관 질환을 겪는 비정상 혈관에서는 FGF12의 발현이 감소되어 혈관 평활근 세포가 탈분화되고 기능을 상실한다.

 o 연구팀은 FGF12 유전자의 과발현 실험을 통해 배아 줄기 세포와 인간 피부 섬유아세포가 혈관 평활근 세포로 분화됨을 밝혔다.

 o 이처럼 연구팀은 FGF12 유전자를 이용하여 혈관 질환 부위의 탈분화된 혈관 평활근 세포를 정상 상태로 다시 분화시키는 ‘세포 전환 기술’을 통해 혈관 질환을 치료할 수 있는 가능성을 확인하였다.

□ 서원희 교수는 “혈관 평활근 세포의 분화와 탈분화를 조절하는 FGF12 유전자의 발견은, 향후 세포 전환 기술을 통해 다양한 혈관 질환을 근본적으로 치료할 수 있는 가능성을 열어준 것”이라며 연구의 의의를 밝혔다.

□ 미래창조과학부 바이오·의료기술개발사업의 지원을 통해 거둔 이번 성과는 미국 심장학회지에서 발행하는 ‘동맥경화, 혈전증과 혈관생물학 (Arteriosclerosis, Thrombosis & Vascular Biology)’에 7월 28일자로 게재되었다.

논문의 주요 내용

□ 논문명, 저자정보

   - 논문명 : Fibroblast growth factor 12 is a novel regulator of vascular smooth muscle cell plasticity and fate
   - 저자 정보 : 송선화 (공동 제1저자), 김경종(공동 제1저자), 조은경(공동저자), 김영욱(공동저자), 권진숙(공동저자), 배순식(공동저자), 성종혁(공동저자), 박상규(공동저자), 김지택(공동저자), 서원희(교신저자)

□ 논문의 주요 내용

 1. 연구의 필요성
   ○ 혈관 벽을 구성하고 있는 혈관 평활근 세포는 수축/이완 작용을 통해 혈압을 조절하는 기능을 담당하고 있다. 이러한 혈관 평활근 세포가 탈분화되어 기능을 상실하게 되면 혈관 질환이 발생하는 것으로 알려져 있다.
   ○ 따라서 혈관 질환을 근본적으로 치료하기 위해서는, 혈관 평활근 세포가 어떻게  탈분화/분화되는지 기전을 이해하고 질환 세포를 다시 정상 세포로 분화시켜 질병의 원인을 제거하는 방법을 개발해야 한다.

 2. 발견 원리
   ○ 혈관 질환 동물 조직과 정상 동물 조직을 비교하여 혈관 평활근 세포가 탈분화될 때 다르게 발현하는 유전자를 선별하고, 세포 실험 및 동물 실험을 통해 혈관 평활근 세포의 분화를 조절하는 핵심 유전자를 찾아내었다.

 3. 연구 성과
   ○ 본 연구에서 혈관 평활근 세포의 분화를 결정하는 핵심 인자로 fibroblast growth factor 12 (FGF12)라는 새로운 유전자를 찾아내었다.
   ○ FGF12 유전자를 이용하여 혈관 질환에서 탈분화된 혈관 평활근 세포를 정상세포로 재분화시켜 질환이 치료될 수 있음을 확인하였다.
   ○ 본 연구는 FGF12 유전자를 활용하여 혈관 질환 세포를 정상 세포로 전환하여 질환을 근본적으로 치료하는 “세포 전환 기술”의 예를 보여주고 있다.

     ＊ 본 논문은 Arteriosclerosis Thrombosis & Vascular Biology (JCR 상위 10% 이내) 저널에 게재되었으며, 본 연구 결과 관련 특허는 관련 민간 회사에 기술 이전되었음 (정액 기술료 5억7천만원)

상세내용

연 구 결 과  개 요

 1. 연구배경
○ 혈관 벽을 구성하고 있는 혈관 평활근 세포는 수축/이완 작용을 통해 혈압을 일정하게 조절하는 기능을 담당하고 있다. 그러나 여러 혈관 질환에서는 혈관 평활근 세포가 탈분화되어 정상 기능을 상실하고 혈관 벽이 두꺼워지는 현상이 관찰된다.
○ 이러한 혈관 질환이 어떻게 발생하는지 이해하고 나아가 근본적인 치료법을 개발하기 위해서는, 혈관 평활근 세포의 분화/탈분화를 조절하는 핵심 인자를 찾아내고, 이를 이용하여 질환 세포를 다시 정상 세포로 분화시켜 질병의 원인을 제거하는 방법을 개발해야 한다.

2. 연구내용
○ 본 연구에서 혈관 평활근 세포의 분화를 결정하는 핵심 인자로 fibroblast growth factor 12 (FGF12) 유전자를 찾아내었다. 정상혈관에서는 FGF12가 많이 발현되어 있어 혈관 평활근 세포가 분화된 상태로 정상 기능을 담당하고 있으나, 혈관 질환에서는 FGF12의 발현이 감소하여 혈관 평활근 세포가 탈분화되고 기능을 상실하게 된다.
○ FGF12 유전자를 이용하여 혈관 질환 부위의 탈분화되어 있는 혈관 평활근 세포를 정상 상태로 다시 분화하는 “세포 전환”을 통해 혈관 질환이 치료됨을 확인하였다.
○ 또한, 본 연구에서 FGF12 유전자를 이용하여 배아 줄기 세포를 혈관 평활근 세포로 분화시키고, 인간의 피부 섬유아세포 또한 혈관 평활근 세포로 교차 분화됨을 보여 FGF12 유전자가 혈관 평활근 세포 분화를 결정하는 필요/충분 조건의 핵심 유전자임을 확인하였다.

3. 기대효과
○ 혈관 평활근 세포가 탈분화되어 나타나는 혈관 질환은 스텐트에 의한 혈관 재협착, 동맥경화, 및 폐동맥 고혈압 등이 있다.  이러한 질환의 근본적인 치료를 위해서, FGF12 유전자를 이용하여 질환 세포를 정상 상태로 전환하여 질환의 원인을 제거할 수 있을 것으로 생각한다.

★ 연구 이야기 ★

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?
 본 연구팀은 혈관 질환의 발생 원인을 찾아내고 이를 기반으로 새로운 질환 타겟을 발굴하고 나아가 진단 및 치료제를 개발하는 연구를 수행해오고 있다. 최근에는 혈관 평활근 세포의 탈분화로 발생하는 질환 등에 관심을 가지게 되었고, 이러한 질환을 근본적으로 치료하기 위해서는 탈분화된 세포를 다시 정상 기능을 할 수 있는 세포로 재분화하는 것이 필요하다고 생각하게 되어 “세포 전환 기술”에 관심을 가지게 되었다.

□ 연구 전개 과정에 대한 소개
 우선 질환 부위의 혈관 조직과 정상 혈관 조직을 비교하여 차등 발현하는 유전자들을 선별하고, 여러 검증 실험을 통해 혈관 평활근 세포의 분화/탈분화를 조절하는 필요 충분 인자를 찾아내게 되었다. 발현한 FGF12 유전자는 배아줄기세포의 혈관 평활근 세포로의 분화 뿐만아니라 인간 섬유아세포를 혈관 평활근 세포로 교차분화 시키는 것으로 확인하여 혈관 평활근 세포 분화를 조절하는 핵심 인자로 생각되어 진다.

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?
 현재까지의 많은 혈관 질환 치료제는 증상을 완화하는 데 초점이 맞추어져 있으며,발병 원인을 제거하고 세포의 기능을 정상화하는 근본적인 치료법에 대한 개발은 부족한 상태이다. 본 연구에서는 “세포 전환 기술”을 이용하여 질환 상태의 세포를 정상 세포로 전환함으로서 질환의 원인 세포를 제거하고 혈관의 정상 기능을 회복시켜 질환을 치료할 수 있다는 가능성을 제시하고 있다.

□ 꼭 이루고 싶은 목표와, 향후 연구계획은?
 본 연구는 혈관 평활근 세포가 탈분화되어 발생하는 질환 중 스텐트에 의한 혈관 재협착 질환을 대상으로 혈관 세포 전환 기술의 가능성을 평가하였다. 향후에는 희귀 난치성 질환으로 현재 마땅한 치료제가 없는 폐동맥 고혈압 질환에서 혈관 세포 전환 기술이 새로운 치료 전략이 될 수 있을지 연구하고 싶다.

...................(계속)

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