기존 검사로 못 찾던 천식 핵심 유전자, 새 분석법으로 찾아낸다

美 컬럼비아대·시카고대 연구팀, 유전체 분석법 '단델리온' 개발
SLC27A3 유전자 억제하자 기도 염증·점액 생성 감소
단백질 위치와 기능 조절하는 '팔미토일화' 경로, 천식 치료 표적 가능성

미국 연구팀이 기존 유전체 분석에서 발견하기 어려웠던 천식의 원인 유전자를 찾는 새로운 유전체 분석법 '단델리온'을 개발했다 | 출처: 클립아트코리아

천식을 악화시키는 핵심 유전자를 새롭게 찾아냈다는 연구 결과가 나왔다. 미국 컬럼비아대 메일먼 공중보건대학원 연구팀과 시카고대 공동 연구팀은 천식과 직접 관련된 질병 근접 유전자(DPG, disease-proximal genes)를 찾기 위해 새로운 유전자 분석법인 DANDELION(단델리온)을 개발했다. 이번 연구는 천식의 새로운 치료 표적이 될 수 있는 '팔미토일화(palmitoylation) 경로'를 제시했다는 점에서 의미가 크다.

연구팀은 대규모 유전 정보와 질병 관련 조직의 '트랜스 유전자 조절' 정보를 통합해 단델리온 분석법을 개발했다. 연구팀은 해당 분석법을 통해 21개의 천식 관련 DPG를 찾아냈으며, 이들 대부분은 기존 유전체 연구(GWAS)나 다른 분석법으로는 확인되지 않았던 유전자들이었다. 연구팀은 이 결과가 기존 유전자 연구가 놓쳤던 천식의 핵심 원인 유전자를 찾아냈다는 의미가 있다고 설명했다.

이어 연구팀은 천식 유전체 데이터를 수집하기 위해 영국 바이오뱅크의 천식 환자 6만 1,807명과 대조군 31만 3,658명의 유전 정보를 분석했다. 이어 사람 기관지 상피세포와 면역세포(CD4+T세포)를 이용한 CRISPR 유전자 편집 실험을 통해 이들 유전자가 실제로 천식과 관련된 세포 기능에 영향을 미치는지 확인했다. 이후 연구팀은 단델리온을 유전체 데이터에 적용해, 천식 발병에 관여할 가능성이 높은 유전자를 분석했다.

분석 결과, SLC27A3를 억제했을 때 기도 장벽 기능이 개선되고, 알레르기 천식의 핵심 염증 신호인 IL-13 생성도 감소했다. 반면 SCD를 억제하면 천식 관련 염증이 악화되는 반대 효과가 나타났다. 연구팀은 두 유전자가 천식을 조절하는 핵심 스위치 역할을 할 가능성이 높다고 분석했다.

해당 결과는 쥐를 이용한 알레르기 천식 실험에서도 확인됐다. SLC27A3가 없는 쥐는 알레르기 자극 후 기도 염증이 줄었고, 기도 점액 생성, 기도 두께 증가, 콜라겐 침착 등 천식의 대표적인 기도 손상도 감소했다. 반면 SCD가 없는 쥐에서는 염증이 더 심해졌다. 연구팀은 이러한 결과가 두 유전자가 서로 반대 방향으로 천식을 조절한다는 점을 보여준다고 설명했다.

연구팀이 특히 주목한 것은 천식 발병과 관련된 새로운 경로다. 이른바 '팔미토일화(palmitoylation)'로 불리는 이 경로는 단백질에 지방산이 붙어, 염증 신호를 조절하는 과정이다. SLC27A3를 억제하면 팔미토일화가 감소하면서 염증을 촉진하는 STAT3 신호가 약해졌고, 결과적으로 천식 관련 염증이 줄어든 것으로 나타났다. 

연구팀은 SLC27A3와 SCD가 모두 팔미토일화에 필요한 지방산 공급을 조절하는 유전자라는 점에서, 이 경로가 천식 치료의 새로운 표적이 될 가능성이 있다고 제시했다. 단델리온은 천식뿐 아니라 여러 복합질환에 적용할 수 있도록 설계됐다. 이에 연구팀은 "다양한 복합질환의 새로운 치료법을 제시할 수 있는 기회가 되길 바란다"고 말했다.

연구의 교신저자인 중화 류(Zhonghua Liu) 컬럼비아대 교수는 "SLC27A3와 SCD가 조절하는 팔미토일화 경로는 기존 방식으로는 알아내기 어려운 천식의 핵심 유전자와 경로를 찾아낼 수 있는 새로운 접근"이라고 말했다. 

이번 연구 결과(Trans-regulatory gene mapping prioritizes disease drivers in asthma: 트랜스 조절 유전자 분석으로 천식을 유발하는 핵심 원인 유전자 규명)는 2026년 8월 12일 국제학술지 '셀(Cell)'에 게재됐다.

신자영 기자 hidoceditor@mcircle.biz