노화 간 조직의 섬유화 미세환경 정밀 분석… 조기 진단·맞춤치료 가능성 제시기존 분석 한계 넘은 플랫폼 기술… “폐·신장 등 다양한 장기 질환 연구에 활용”
  • 노화나 만성질환은 오랜 시간에 걸쳐 미세한 조직 변화가 축적되는 특징이 있어, 장기 내 국소적인 이상 신호를 조기에 탐지하는 데 기술적 한계가 존재해 왔다. 

    이에 국내 연구진이 노화 간 조직 내 처음 문제가 생기는 국소적 섬유화 환경을 단일세포 전사체 수준으로 정밀 분석할 수 있는 플랫폼 기술을 개발해 주목받고 있다.

    KAIST(총장 이광형)는 12일 의과학대학원 박종은 교수와 한국생명공학연구원(KRIBB) 노화융합연구단 김천아 박사 공동연구팀이 노화 간 조직의 섬세한 섬유화 환경을 고해상도로 포착하는 ‘파이니-시퀀싱(FiNi-seq, Fibrotic Niche enrichment sequencing)’ 기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

    ‘FiNi-seq’은 기존 단일세포 분석 기술로는 감지하기 어려웠던 조직 내 재생 지연과 섬유화가 축적되는 미세 환경을 선택적으로 농축하고, 그 안의 세포들을 유전자 수준에서 분석하는 신기술이다. 연구진은 물리적 성질에 따라 조직 내 분해 저항성이 높은 영역을 선별하는 방식으로, 노화로 인해 생긴 조직 내 섬유화 니치(niche)를 집중 분석했다.

    이 기술을 통해 섬유화 관련 혈관내피세포, 면역세포와 상호작용하는 섬유아세포, PD-1 고발현 CD8 T세포와 같은 면역 탈진세포를 고해상도로 분리·분석할 수 있었다. 

    이들 특정 세포가 주변 세포에 노화 인자를 분비함으로써 조직 전체의 노화를 확산시키는 '2차 노화 확산 메커니즘'도 규명했다. 이는 향후 만성 간질환의 초기 진단뿐 아니라 치료 시기를 앞당기는 데 중요한 실마리를 제공할 수 있다는 의미다.

    연구진은 공간 전사체 분석도 병행해, 섬유아세포와 면역세포 간의 상호작용 구조와 이들이 염증 반응, 조직 재생, 만성 섬유화로의 이행에 어떤 방식으로 관여하는지를 규명했다. 나아가 전사체와 후성유전체 데이터를 통합한 멀티오믹스(multi-omics) 기반 분석으로, 노화된 간 조직의 공간적 이질성과 혈관 구조 간 연관성까지 정밀하게 해석하는 데 성공했다.

    제1 저자인 탁권용 박사는 KAIST 의과학대학원에서 박사과정을 수행한 서울성모병원 소화기내과 전문의로, “만성 간질환에서 가장 중요한 예후 지표인 섬유화 진행을 조기에 진단하고 치료 전략을 수립하기 위한 기반을 마련하고자 했다”고 밝혔다. 박명선 박사과정생은 FiNi-seq의 기술 구현을 담당했으며, 김주연 박사과정생은 노화 조직의 이미징 분석을 담당했다.

    KRIBB 김천아 박사는 “이번 연구를 통해 노화 간 조직 내에서 섬유화된 미세환경의 세포 구성과 공간적 특성을 단일세포 수준에서 정밀하게 규명할 수 있었다”고 말했다.

    박종은 KAIST 교수는 “FiNi-seq은 노화와 만성질환의 초기 단계를 정밀하게 분석할 수 있는 기술로, 향후 효과적인 치료 시점을 찾아내는 데 큰 기여를 할 수 있을 것”이라며 “간뿐 아니라 폐, 신장 등 다양한 장기의 만성 질환 연구로 확장해 나갈 계획”이라고 전했다.

    이번 연구 결과는 KAIST와 KRIBB 공동연구팀의 성과로, 국제학술지 ‘네이처 에이징(Nature Aging)’ 지난 5월 5일 자에 게재됐다.