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연세소식

[연구 프론티어] 김동욱·유제욱 교수 연구팀, 유도 만능줄기세포로 질병 원인 규명

연세대학교 홍보팀 / news@yonsei.ac.kr
2016-12-05

 
김동욱·유제욱 교수 연구팀, 유도 만능줄기세포로 질병 원인 규명
 
부신백질이영양증의 뇌 염증 원인 규명
 
 
 1992년에 개봉한 영화 ‘로렌즈 오일(Lorenzo's Oil)’은 희귀 난치질병인 부신백질이영양증(ALD)을 주제로 다루고 있다. 퍼옥시좀(세포 내 소기관)에 존재하는 ‘ABCD1’이라는 유전자가 변형되면 세포가 사용하고 남은 ‘긴 사슬지방산(Very Long Chain Fatty Acids)’이 분해되지 못하고 세포에 쌓이게 된다. 이로 인해 뇌의 염증 유발과 함께 뇌세포가 사멸하고 결국 식물인간 및 사망에 이르는 치명적인 신경질환이 바로 ALD다. 하지만 아직 세포에 축적된 긴 사슬지방산이 어떻게 뇌 염증을 유발하는지, 그 기전이 규명되지 않아 치료제를 개발하기 어려웠다.
 
그러한 가운데 김동욱 교수(의대 생리학 교실, 줄기세포기반 신약개발연구단장) 연구팀은 유제욱 교수팀(의대 미생물학 교실)과 환자 유래 역분화 줄기세포(유도만능줄기세포, iPScell)를 이용해 ALD를 일으키는 원인을 학계 최초로 밝히고 치료 가능성을 제시했다. 연구 결과는 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.(제1저자: 의대 생리학 교실 장지호 박사, 미생물학 교실 박상준 박사과정 학생)ALD 환자의 뇌세포에 독성물질인 긴 사슬 지방산이 쌓인다는 사실은 이미 알려졌다. 이번 연구에서 이 물질은 직 접 뇌에 염증을 일으키는 것이 아니라 ‘25-HC’라는 원인 물질을 많이 만들도록 유도하는 것으로 새롭게 확인됐다.
 
연구진은 이 과정을 밝히는 데 환자의 세포로 만든 역분화줄기세포를 이용했다. 역분화줄기세포는 이미 분화된 세포에 특정 유전자나 단백질 등을 넣어 다시 분화능력이 있도록 되돌린 세포로, 환자의 역분화줄기세포는 병리 현상을 그대로 담고 있다.
 
25-HC는 ABCD1이라는 유전자 변이에 의해 세포 내에 비정상적으로 쌓이는 긴 사슬 지방산에 의해 유도 및 과잉 생산되는데, 특히 뇌염증 환자의 올리고덴드로사이트 세포에서 특이적으로 많이 생산 및 분비되는 것으로 판명됐다. 그 후 이 물질은 주변 미세아교세포(microglia)의 NLRP3 인플라마좀을 활성화시켜 염증 사이토카인인 인터루킨1-베타를 분비시키고, 결국 뇌 염증을촉진하여 올리고덴드로사이트를 사멸시키는 것으로 관찰됐다. 또한 NLRP3 결핍 마우스 모델을 통하여 인플라마좀 활성이 억제된 경우 뇌염증 반응이
현저히 감소함을 확인했다.
 
연구팀은 “25-HC에 의한 뇌 염증 유발 기전도 밝혀졌기 때문에 이 과정에 관여하는 인자들은 치명적인 뇌 염증을 막을 수 있는 독창적 신약 후보 타겟이 될 수 있다.”고 밝혔다.
 

 

vol. 603
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