세포 하나하나 분석해 폐암·코로나19 유발하는 유전자 추적한다

남덕우 UNIST 생명과학과 교수 연구팀 성과

이번 연구를 진행한 울산과학기술원(UNIST) 연구진 모습. 가운데 서있는 게 남덕우 생명과학과 교수. /UNIST 제공

국내 연구진이 폐암이나 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 일으키는 유전자를 골라내고 이들이 어떻게 병을 유발하는지 효과적으로 분석해내는 기술을 개발했다.

남덕우 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 교수 연구팀은 13일 단일세포 시퀀싱 데이터 통합 분석을 통해 폐암, 감염병과 관련된 유전자를 효과적으로 선별하는 방법을 알아냈다고 밝혔다.

단일세포 시퀀싱이란 세포 하나하나의 유전자 발현을 분석하는 기술로 질병이 발생하는 생물학적 과정을 분석하는 데 널리 활용되고 있다. 이전까지 단일세포 시퀀싱은 데이터에 잡음이 많이 섞여있고 측정할 때마다 값에 차이가 나타나는 한계가 있어 학계에선 엄밀하고 정확해야 하는 질병 유전자 분석에 별로 효과적이지 못하다고 봐왔다.

연구팀은 국내에서 수집한 1기 폐암 환자들의 단일세포 데이터를 세포 유형별로 분석했다. 여기에서 기존에 폐암 관련 유전자로 보고된 90여 개 유전자들이 1기 폐암환자에게서 가장 많이 발견된다는 것을 확인했다.

연구팀은 이 데이터를 바탕으로 폐암이 아직 발견되지 않은 환자를 위험군으로 선별할 수 있다고 설명했다. 그만큼 단일세포 시퀀싱이 폐암 유전자 발굴에 효과적이라는 것이다.

연구팀은 코로나19에 걸린 환자 샘플에서 10만개의 단일세포 데이터를 가져와 분석하기도 했다. 그 결과 코로나19 바이러스 침입에 대응하는 것으로 알려진 약 130개 유전자가 감염자들에게서 공통적으로 가장 많이 발견된 것을 확인했다. 단일세포 시퀀싱이 감염병 유전자 선별에도 도움이 된다는 사실을 증명한 셈이다.

남 교수는 “이번 연구 결과는 공개된 단일세포 데이터의 대규모 통합분석을 통해 새 질병유전자들과 작용 경로를 발굴할 수 있음을 제시해주고 있다”며 “암이나 코로나19와 같은 다양한 질병이 어떻게 발생하는지 연구할 때 단일세포 데이터를 더 적극적으로 활용할 필요가 있다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’에 지난달 21일자로 게재됐다.

참고자료

Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-37126-3

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