심장 굳는 현상을 치료하는 유전자 발견

- CCN5가 심장 섬유화 유발 세포의 생성 억제…미국대학심장학회지 발표

 

 

 

[그림 1] 심장 섬유화를 유발시킨 생쥐의 심장에 CCN5를 전달했을 때, 심장 섬유화가 회복되는 과정을 보여주는 심장 사진들(상단 A~D). 세포사이사이(Interstitial)와 혈관 주위(Perivascular)의 콜라겐 축척 정도를 볼 수 있다. 심장 섬유화의 진행 정도는 심장 세포 사이사이에 콜라겐(파란색 부분)이 얼마나 축적되어 있는지를 통해 확인할 수 있다. (A) 섬유화 유발 전 정상적인 심장. (B) 콜라겐이 축적되면서 심장 섬유화가 진행된 심장 모습. 이때, 대조군 유전자와 CCN5 유전자를 심장에 주입. (C) 대조군 생쥐의 심장 - 콜라겐의 축척이 심화된 것을 확인할 수 있다. (D) CCN5 유전자를 심장에 주입한 결과, 이미 진행된 심장 섬유화가 회복되는 효과를 확인. 하단 그래프는 시간에 따른 심장 내 콜라겐의 양 변화를 보여주며, 세포 사이사이와 혈관 주위의 콜라겐 정도를 분석하여 수치화 한 결과이다. CCN5를 전달한 생쥐의 심장 섬유화 면적은 8주째부터 감소(빨간색 선)하는 반면, 그렇지 않은 생쥐의 섬유화 면적은 계속 증가(파란색 선)한다.

 

 

 

□ GIST(광주과학기술원)와 미국의 공동 연구진이 말기 심부전 환자의 심장이 딱딱하게 굳는 현상인 심장 섬유화*를 치료하는 유전자를 발견했다.

 

  * 심장 섬유화(Cardiac fibrosis) : 심장 세포 사이에 기질 단백질이 과도하게 침착돼 심장이 딱딱하게 굳는 현상. 만성 심근경색 환자의 심장 기능이 감소하는 주원인이다.

 

  ○ GIST 생명과학부 박우진 교수팀은 미국 마운트 사이나이 아이칸 의과대학(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)의 로저 하자르(Roger J. Hajjar) 교수 연구팀과 동물 실험을 수행해 CCN5 유전자가 이미 진행된 심장 섬유화를 회복시키는 효능을 가진 것을 확인, 심장병리학 분야 1위(Impact Factor=16.503) 학술지인 미국대학심장학회지(Journal of American College of Cardiology)에 논문을 게재했다. (4월 3일자 온라인판 예정)

 

□ 이번 성과는 전 세계적으로 매우 심각한 질환인 말기 심부전을 완전히 치료할 수 있는 치료법이 아직 개발되지 못하고 있는 상황에서, 심부전‧심근경색 등 심장 질환 치료제 개발에 기여할 것으로 기대된다.

 

 

 

[그림 2] CCN5를 통한 심장 섬유화 치료 기전 모식도. 심장 섬유화를 유발하는 주요 기전은 크게 두 가지가 있다. 심장의 내피세포(A)가 섬유아세포(B)로 분화되고, 심장의 섬유아세포(B)가 근섬유아세포(C)로 분화되면서 심장 섬유화를 심화시킨다. CCN5는 내피세포(A)가 섬유아세포(B)로 분화되는 것과 섬유아세포(B)가 근섬유아세포(C)로 분화되는 것을 억제하는 기능을 한다. 또한 심장 섬유화의 주요 원인 세포인 근섬유아세포의 세포사멸(D)을 유도함으로써 심장 섬유화 회복을 조절한다.

 

 

□ 연구팀은 CCN5의 효과를 확인하기 위해 심부전을 유발시킨 생쥐에 심장에만 유전자를 전달할 수 있는 아데노 연관 바이러스(AAV9)를 이용해 CCN5 유전자를 생쥐의 심장으로 전달했다.

 

  ○ 그 결과, 심부전 유발 생쥐의 심장 섬유화가 완화돼 심장의 굳기가 약해지고 심장 기능이 회복되는 것을 확인했다. CCN5는 심장 섬유화를 유발하는 핵심 세포인 근섬유아세포의 생성을 억제하고 근섬유아세포의 세포사멸*을 유발함으로써, 심장 세포들 사이에 축척된 콜라겐의 양을 감소시키고 심장 섬유화를 치료하는 것으로 나타났다.

 

 

 

 

□ 박우진 교수는 “섬유화는 심장 이외에도 간과 폐, 콩팥 등 다양한 기관에 발생하는 질환의 원인이 되는 것으로 알려져 있다”며 “이번 연구는 심장 기능을 저하시키는 섬유화를 근본적으로 치료할 수 있고 다른 내장기관에서의 섬유화 연구와 치료에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

 

□ 한편, 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌 연구실 사업(GRL)과 원천기술개발사업의 지원을 받아 수행되었다.     <끝>

 

 

대외협력팀