폐섬유증 등 폐질환 환자 새 치료법 `활짝`…폐 재생 실마리 찾아

한승혜, 이민호 교수팀, 폐 재생 기전 밝혀내
미토콘드리아가 폐줄기세포 분화 조절 '신호전달'

국내외 공동 연구진이 미토콘드리아가 세포 내 에너지 생산 기능 외에 세포의 기능과 분화를 조절하는 신호전달 기능이 있음을 밝혀냈다. 사진은 미토콘드리아 기능 저하에 따른 쥐의 폐조직 변화 연구재단 제공

국내외 공동 연구진이 폐를 재생시킬 수 있는 실마리를 찾았다. 폐섬유증이나 코로나19 폐렴 환자 등 폐 질환자의 폐 재생을 돕는 새로운 치료전략으로 개발될 전망이다.

한국연구재단은 한승혜 미국 노스웨스턴대 교수와 이민호 동국대 교수 연구팀이 공동으로 미토콘드리아가 폐 줄기세포의 기능과 분화를 조절하는 신호 전달 기능을 규명했다고 29일 밝혔다.

미토콘드리아는 세포가 사용할 에너지를 사용하는 세포 내 소기관으로, 세포 내의 대사에 중요한 역할을 한다. 폐는 한 번 손상되면 다시 살려내기 힘들어 재생능력을 촉진하는 치료법 개발이 시급하다. 이를 위해선 폐 줄기세포의 기능과 분화를 조절하는 메커니즘 규명이 필수적으로 요구된다.

연구팀은 만성 폐질환과 폐렴 환장에서 공통적으로 관찰되는 미토콘드리아 기능 저하에 주목하고, 특정 유전자 기능이 발현되지 못하게 막은 '녹아웃 실험용 생쥐'의 폐 상피세포에서 미토콘드리아의 전자전달계 기능을 제거했다. 그러자, 녹아웃 실험용 생쥐는 호흡 부전으로 죽었다.

연구팀은 죽은 실험용 생쥐의 폐조직에 대한 단일세포 전사체 분석을 수행한 결과, 미토콘드리아가 통합 스트레스 반응(ISR)에 관여한다는 것을 확인했다. 미토콘드리아 전자전달계 기능이 상실됐을 때 ISR이 매우 높게 활성화된 반면, ISR 억제제를 투여받은 녹아웃 생쥐는 대부분 살아 남았고, 비정상적 폐 구조도 표정된 것이다. 이는 미토콘드리아가 세포 내 에너지를 생산하는 기능 외에 세포의 기능과 분화를 조절하는 신호전달 기능이 있음을 확인한 것이라고 연구팀은 설명했다.

한승혜 교수는 "폐 세포 내에서 미토콘드리아가 비정상적으로 높게 ISR의 활성화를 막아 폐줄기세포 분화에 필수적인 역할을 했다"며 "폐 질환 환자의 미토콘드리아 ISR을 조절하면 폐줄기세포 분화를 촉진하고, 폐재생을 증진하는 방식의 치료법을 개발할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처(지난 24일자)'에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr