혈관내피세포 밖으로 돌출된 원발성 섬모의 혈관신생 과정에서의 역할과 분자적 기전을 규명한 성균관대 이지은 교수팀 연구는 ‘엠보 리포츠(EMBO Reports)’에 2019년 12월 29일 게재됐다.(자료출처=엠보 리포츠/제공=성균관대 이지은 교수팀)

[아시아뉴스통신=이기종 기자] 한국연구재단(NRF)은 성균관대학교 융합의학과 이지은 교수 연구팀이 혈관내피세포 밖으로 돌출된 원발성 섬모의 혈관신생 과정에서의 역할과 분자적 기전을 규명했다고 22일 밝혔다.

세포 외부로 돌출된 형태의 소기관인 원발성 섬모(primary cilia)는 세포 외부의 신호를 감지하고 내부로 전달하는 안테나 역할을 한다.
 
그러나 신체 내 거의 모든 세포에 존재하는 소기관임에도 그 역할 및 조절 기전은 여전히 신경발생 및 대사 질환 등에서만 한정적으로 연구되어 오고 있다.
 
또 기존 혈관으로부터 새로운 혈관이 생성되는 혈관신생은 심혈관질환 치료 및 암 전이억제를 위해 그 기전에 대한 연구가 활발하다.
 
최근 환자 대상의 혈관신생 억제를 통한 치료제가 개발되었으나 한정된 종류의 암에서만 치료효과를 보일 뿐 일반적인 암 억제 효과는 미미하게 나타났다.
 

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 유전자가위로 섬모조절유전자, CEP41을 없앤 돌연변이 제브라피쉬에서 혈관 직경 감소와 이상혈관 생성 등을 관찰해 원발성 섬모와 혈관신생의 연결고리를 찾아냈다.
 
연구과정을 보면 인간 혈관 유래 내피세포에 CEP41 유전자의 발현을 감소시키는 siRNA(small interfering RNA)를 주입한 후 세포의 상처치유 분석(Wound healing assay)과 세포의 이동성(Transwell migration assay), 혈관 형성능 (Angiogenesis assay)을 분석한 결과 정상 세포 대비 50% 이상 감소함을 관찰함으로써, CEP41의 혈관 신생에 관여함을 확인했다.
 

혈관내피세포 밖으로 돌출된 원발성 섬모의 혈관신생 과정에서의 역할과 분자적 기전을 규명한 성균관대 이지은 교수팀 연구는 ‘엠보 리포츠(EMBO Reports)’에 2019년 12월 29일 게재됐다.(자료출처=엠보 리포츠/제공=성균관대 이지은 교수팀)

이어 CAS9 유전자가위기술을 이용해 CEP41가 결핍된 넉아웃(Knock-out) 제브라피쉬를 제작해 혈관 직경의 감소, 이상 혈관의 생성, 정맥 형성에 필요한 모세 혈관들 사이의 비정상적인 네트워크 형성 등을 관찰했다.
 
이 제브라피쉬(Zebrafish)는 잉어과의 얼룩무늬 열대어로 관찰이 쉽고 빠른 배아발달 및 거의 완벽한 게놈분석으로 바이오의료연구에 널리 사용되는 대표 동물모델이다.
 
이후 면역 형광법을 통한 CEP41 결손 혈관 내피 세포의 원발성 섬모 관찰해 튜블린의 글루타밀화가 특이적으로 감소되는 것과 글루타밀화의 회복이 혈관 내피세포의 기능을 복구해 정상적인 혈관 형성이 이뤄짐을 규명했다.
 
이 연구결과에 의하면 인간종양세포를 CEP41 결손 제브라피쉬에 이식, 종양 세포에 의한 저산소증 유도에 따른 혈관신생이 억제됨을 입증함으로써 CEP41과 원발성 섬모 제어를 통한 암 치료 연구의 실마리를 제시했다.

이지은 교수는 “원발성 섬모의 제어 기작 연구와 후보물질의 발굴이 향후 심혈관계 및 암 질환 치료제 개발 연구의 발판이 될 것”이라고 말했다.
 
이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 X-project, 중견 연구(보호육성), 기초연구실(BRL)사업의 지원으로 수행됐고 ‘엠보 리포츠(EMBO Reports)’에 2019년 12월 29일 게재됐다.