국제 저명학술지 「네이처 커뮤니케이션즈」에 게재

한양대 생명과학과 최재훈 교수팀이 고지혈증에 의한 대동맥판막질환(Aortic valve disease)의 초기진행 기전을 최신 생명과학 연구기법을 통해 새롭게 규명했다고, 한양대가 28일 밝혔다.

대동맥판막질환은 내피세포의 손상이나 고지혈증 등에 의한 대동맥판막 내 지질 침착으로 인해 발생되며, 질병이 심화될수록 판막의 섬유화 및 석회화됨에 따라 판막이 좁아진다. 이로 인해 판막이 잘 열리지 않고 혈액이 좌심실에서 대동맥으로 이동하지 못하는 ‘대동맥판막협착증’이 심화된다.

기존 연구에 따르면 대동맥판막협착증은 증상 발현 후 2년 내 사망률이 50%에 달할 정도로 위험한 질병이다. 판막치환술 등의 침습적 치료 방법만이 존재하며 아직 치료제가 개발되지 않아 예방관점에서 대동맥판막질환의 초기형성과 진행에 대한 생물학적 기전 규명이 중요했다.
  
초기기전을 규명하고자 최 교수팀은 단일세포 단위에서 유전체를 분석할 수 있는 최신 생명과학 연구기법인 ‘단일세포 기반 전사체분석(Single-cell transcriptome analysis)’을 활용했다. 연구팀은 고지혈증이 유발된 마우스의 판막에서 나타나는 면역세포군의 변화를 밝혀내고 대동맥판막 간질세포(Aortic valvular interstitial cell)의 전염증성 변화(pro-inflammatory change)를 확인했다. 또 지질처리(lipid handling)에 특화된 특정 대동맥판막 내피세포(Aortic valvular endothelial cell)가 질병상태에서 증대돼있고, 해당 내피세포가 전사인자 ‘PPARγ’ 발현을 통해 항염작용을 나타냄을 밝혔다. 

이어 최 교수팀은 환자의 대동맥판막 내 세포 다양성 및 질병상태에서 변화를 확인하고 더 나아가 초기 대동맥판막질환에서 LDL 콜레스테롤 조절과 PPARγ 활성화가 판막 내 염증을 경감시킨다는 것을 밝혀냈다. 

이번 연구결과는 초기 대동맥판막질환의 발생 기전의 이해와 고지혈증치료제 및 PPARγ 작용제를 이용한 질병 예방법 발굴이 가능할 것으로 기대된다. 

가톨릭대 의과대학 이혜옥 교수팀과 함께 진행된 이번 연구결과는 국제 저명 학술지 「네이처 커뮤니케이션즈」 17일자에 게재됐다. 한양대 생명과학과의 이승현(박사), 김민규(석사) 및 카톨릭대 김나영(박사) 연구자가 공동1저자로 참여했고, 한양대·카톨릭대·이화여대·서울대·연세대·성균관대·미국 일리노이대 소속의 공동연구팀이 함께 했다. 과학기술정보통신부가 시행하는 바이오의료기술개발사업(국가마우스표현형분석사업), 기초연구사업(중견연구, 선도연구센터)이 이번 연구를 지원했다. 

최재훈 교수
최재훈 교수

 

그림1. 마우스 대동맥판막 세포에 대한 단일세포전사체분석결과
그림1. 마우스 대동맥판막 세포에 대한 단일세포전사체분석결과
그림2. 혈중 LDL 콜레스테롤 증가에 따른 대동맥판막 내 지질 침착 및 대식세포 침윤 증가
그림2. 혈중 LDL 콜레스테롤 증가에 따른 대동맥판막 내 지질 침착 및 대식세포 침윤 증가
그림3. 대동맥판막 내 존재하는 면역세포의 마커를 시각화하는 whole-mount 면역형광염색 사진
그림3. 대동맥판막 내 존재하는 면역세포의 마커를 시각화하는 whole-mount 면역형광염색 사진
그림4. 전사인자 PPARγ 작용제(피오글리타존염산염) 투여에 의한 마우스 대동맥판막 내 염증 감소를 나타내는 유세포분석 결과
그림4. 전사인자 PPARγ 작용제(피오글리타존염산염) 투여에 의한 마우스 대동맥판막 내 염증 감소를 나타내는 유세포분석 결과
그림5. 환자 유래 대동맥판막 내피세포에서의 PPARG 유전자 침묵에 의한 염증관련 유전자의 발현 증대
그림5. 환자 유래 대동맥판막 내피세포에서의 PPARG 유전자 침묵에 의한 염증관련 유전자의 발현 증대

 

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