열대어로 ‘젊은 급사 원인’ 찾았다…심근병증 발병 기전 규명

[이데일리 안치영 기자] 질병관리청 국립보건연구원이 열대어를 이용해 30세 이전 급사의 원인 질환으로 꼽히는 심근병증의 발병 기전을 확인했다. 연구원은 앞으로도 열대어를 활용한 기초연구를 통해 다양한 질환 극복 방안을 모색할 계획이다.

국립보건연구원 카드뉴스 물고기를 연구해서 사람의 질병을 고칠 수 있다고? 중 일부.(자료=질병관리청 국립보건연구원)

질병관리청 국립보건연구원은 열대어인 제브라피쉬를 이용한 연구에서 스트레스 반응과 관련된 전사인자 ATF3가 과도하게 증가하면 심장이 비정상적으로 커지고 심장의 전기 신호에도 이상이 나타나 비후성 심근병증과 유사한 특징을 보인다는 사실을 확인했다고 11일 밝혔다.

비후성 심근병증(Hypertrophic Cardiomyopathy)은 심장 근육이 비정상적으로 두꺼워지면서 심장 기능 저하를 일으키는 유전성 질환이다. 약 500명당 1명꼴로 발생하는 것으로 추정되며, 30세 이전 젊은 나이에 갑작스럽게 사망하는 주요 원인으로 알려져 있다.

연구진이 주목한 ATF3(Activating Transcription Factor 3)는 세포가 스트레스 등 자극을 받을 때 발현이 증가하는 단백질로, 다른 유전자의 발현을 조절하는 역할을 한다.

연구진이 사람의 ATF3 유전자가 제브라피쉬 심장에서 발현되도록 유도한 결과 정상 개체에 비해 심장 크기가 약 2.5~3배 증가했고, 심근세포가 커지는 심장비대 현상이 나타났다. 또 심장 근섬유 구조 이상과 섬유화 증가 등 심장 조직 손상도 관찰됐다.

이어 전사체 분석 결과 세포사멸 관련 유전자 발현은 감소하고 세포 증식 관련 유전자 발현은 증가한 것으로 나타났다. ATF3 발현이 늘어나면 세포 사멸 관련 유전자는 줄고 증식 관련 유전자는 증가하면서 심장세포가 비정상적으로 증식해 심장이 비대해질 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.

이번 연구에 활용된 제브라피쉬는 관상용 열대어이자 주요 동물실험 모델이다. 사람 유전자와 약 70%가 유사하고 질병 관련 유전자의 약 82%가 보존돼 있어 질환 및 유전자 연구에 널리 활용된다.

연구책임자인 김원호 국립보건연구원 만성질환융복합연구부장은 “제브라피쉬에서 ATF3에 의한 심장비대 현상과 그 기전을 처음으로 규명했다는 점에서 의미가 크다”며 “앞으로도 다양한 만성질환의 발병 기전과 치료 표적을 발굴하는 연구를 이어가겠다”고 말했다.

그는 이어 “제브라피쉬 모델은 사람에서 발견된 유전자 변이의 기능을 빠르게 확인하고 대규모 약물 스크리닝에도 활용할 수 있어 질환 연구에 매우 유용하다”며 “제브라피쉬를 활용한 전임상 연구 기반을 강화해 다양한 질환 극복을 위한 기초연구를 지속하겠다”고 덧붙였다.

임승관 질병청장은 “이번 연구는 심혈관질환에 대한 이해를 한층 심화시키는 중요한 성과”라며 “앞으로도 관련 연구를 적극 지원해 이러한 성과가 실제 환자 치료로 이어질 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.