미토콘드리아의 스트레스를 막아라… 손상된 폐 재생할 단서 찾았다

동국대·노스웨스턴대 공동 연구진

동국대와 노스웨스턴대 공동 연구진이 손상된 폐를 재생할 수 있는 방법을 개발했다. 세포의 에너지 생산 기능을 하는 미토콘드리아를 활용해 줄기세포를 분화하는 방식이다. 폐 질환의 새로운 치료법으로 이어질 전망이다./한국연구재단

손상된 폐를 재생할 수 있는 단서가 발견됐다. 폐는 그동안 재생이 불가능한 장기로 여겨졌다. 폐 질환의 새로운 치료법의 개발로 이어질 수 있을 것이라는 기대가 나온다.

이민호 동국대 생명과학과 교수와 한승혜 미국 노스웨스턴대 호흡기내과 교수가 이끄는 공동 연구진은 29일 미토콘드리아가 폐 줄기세포의 기능과 분화를 조절한다고 밝혔다.

만성폐질환과 폐렴은 세계보건기구(WHO)가 10대 사망원인으로 꼽을 정도로 건강에 큰 영향을 미친다. 특히 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 대유행 이후 폐질환에 대한 위험성은 더 커지고 있다. 폐는 한번 손상되면 회복이 불가능해 마땅한 치료법이 없다. 손상된 폐를 재생하는 치료법 연구가 이뤄지고 있으나 이를 위해서는 폐 줄기세포의 기능과 분화를 조절하는 방법을 찾아야 하는 상황이다.

연구진은 만성 폐질환과 폐렴 환자에서 나타나는 미토콘드리아의 기능 저하에 주목했다. 미토콘드리아는 세포가 사용하는 에너지를 만드는 소기관으로 세포의 대사에 중요한 역할을 하지만 폐 줄기세포에 미치는 영향은 아직 알려지지 않고 있다.

연구진은 폐 기능 재생에 미토콘드리아가 미치는 영향을 확인하기 위해 생쥐의 유전자를 조작해 실험했다. 생쥐의 폐 상피세포에서 미토콘드리아의 기능을 억제하자 호흡을 하지 못하고 사망하는 것을 확인했다. 이후 폐 조직에서 유전자의 발현을 분석한 결과, 미토콘드리아가 스트레스 반응을 조절하는 것으로 나타났다.

미토콘드리아의 기능을 억제했을 때 스트레스 반응이 활성화됐다. 반면 스트레스 반응을 억제하는 약물을 투여했을 때는 미토콘드리아의 기능이 사라지더라도 폐 기능이 재생되는 것으로 나타났다.

연구진은 미토콘드리아가 세포에서 에너지를 만드는 것뿐 아니라 세포의 기능과 분화를 조절하는 역할을 한다고 분석했다. 특히 폐 세포에서 미토콘드리아의 스트레스 반응이 활성화되는 것을 막으면 줄기세포의 분화를 통해 재생이 가능하다는 것을 확인했다.

연구진은 “폐질환 환자의 미토콘드리아 스트레스 반응을 조절해 줄기세포 분화를 촉진하고 폐를 재생하는 치료법을 개발할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처’에 이달 24일 소개됐다.

Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06423-8

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