미토콘드리아의 스트레스를 막아라
미토콘드리아의 스트레스를 막아라
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.
연구팀은 이론적으로 밝혀낸 것을 실험으로 증명하기 위해 일본의 ‘J-PARC’ 중성자 시설을 이용해 실험도 진행했다.
비탄성 중성자 산란실험과 스핀파 측정을 실시했고, 이론과 실험 결과가 일치하는 걸 확인했다.
이번 연구 성과는 세계 최초로 2차원 삼각격자에서 키타에프 모델을 실험적으로 구현하는데 성공한 것이다.
이 연구는 과학기술정보통신부 기초연구사업 지원으로 진행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 네이처 피직스에 이날 게재됐다.
박제근 교수는 “2차원 물질에서 양자 얽힘이 있는 양자 상태를 발견하는 것은 응집물리나
양자정보 분야에서 매우 중요하다”며 “자성 반데르발스 물질에 대한 연구는 한국이
주도하고 있는데 이번에 또다시 선도적인 연구 성과를 내게 됐다”고 말했다.
