KISTI, 대규모 전사체 분석으로 새로운 줄기세포 찾았다

KISTI 슈퍼컴퓨팅응용센터 ‘거대 단일세포 전사체 분석’ 연구

골수에서 면역 세포를 만드는 조혈모세포와 백혈구. 한미 공동 연구진은 대규모 전사체 분석을 통해 조혈모세포의 새로운 줄기세포를 발견했다. /위키미디어

한미 공동 연구진이 대규모 전사체(Transcriptome) 데이터 분석을 통해 새로운 줄기세포와 줄기세포 분화 조건을 찾았다. 많은 양의 데이터를 처리해야 하는 전사체 연구에서 필요한 분석법과 연산 능력을 활용한 결과다. 전사체는 유전체에서 전사된 모든 RNA 분자를 뜻한다.

한국과학기술정보연구원(KISTI)은 미국 컬럼비아대, 예일대, 샌프란시스코 캘리포니아대(UCSF), 워싱턴대와 공동 연구로 염증 반응에 따른 다기능성 분화 줄기세포(MPP3)의 분화의 조건을 찾았다고 26일 밝혔다.

다기능성 분화 줄기세포는 골수에 있는 줄기세포인 조혈모세포의 한 종류로, 혈액세포·신경세포로 분화할 수 있다. 조혈모세포에서 분화된 면역세포는 인체의 면역 시스템을 조절하는 만큼, 면역계 질환과 암 같은 질병을 치료하기 위한 연구가 이뤄지고 있다.

공동 연구진은 줄기 세포의 분화를 분석하기 위해 ‘거대 단일세포 전사체 분석’을 활용했다. 하나의 세포에서 발현되는 유전자의 종류와 양을 분석하는 기술로, 많은 양의 데이터를 동시에 분석해야하는 만큼 정교한 분석법과 연산 능력이 요구되는 방식이다.

KISTI는 초고성능 컴퓨터를 활용해 미국 연구진의 실험 결과를 분석했다. 미국 연구진이 생물학 실험으로 얻은 대규모 데이터를 분석해 줄기세포의 분화에 영향을 미치는 유전자를 찾는 방식이다. 분석 결과 그 동안 알려지지 않았던 새로운 세포들이 발견됐는데, 이들 세포는 소포체에서 염증을 유발하는 신호물질인 사이토카인이 폭발적으로 분비되며 분화하는 것으로 나타났다.

조혈모세포는 혈액암의 발병과 치료에 중요한 역할을 하는 만큼, 이번 연구 결과를 활용해 암 치료와 재발 방지법을 찾을 수 있을 것으로 기대를 모은다. 또 후속 연구를 통해 새롭게 발견된 세포의 기능을 밝혀 데이터 기반 의료 연구에 활용될 전망이다.

논문의 공동 1저자인 백효정 KISTI 슈퍼컴퓨팅응용센터 책임연구원은 “대규모 분석을 진행한 단일세포 전사체는 최첨단 기술이 활용된 오믹스 분야의 떠오르는 빅데이터”라며 “단일세포 전사체 데이터가 축적되고 있는 시점에서 혈액 줄기세포의 분화 기저에 가장 중심이 될 분석 기술이 될 것으로 보인다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘실험 의학 저널’에 26일 소개될 예정이다.

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