이번 연구는 중개의학 분야의 세계적인 학술지인 ‘Experimental & Molecular Medicine’ 최신호에 게재되며 학계의 큰 주목을 받고 있다.
간질성 방광염은 방광 내벽이 손상되고 만성적인 염증이 생기면서 극심한 골반 통증, 빈뇨(소변을 자주 봄), 요절박(소변을 참기 어려움) 등을 일으키는 대표적인 난치성 질환이다.
그동안 명확한 발병 원인을 몰라 근본적인 치료가 불가능했으며, 환자마다 증상이 다양해 치료에 큰 어려움을 겪어왔다. 기존에는 단순히 눈으로 보는 소견에 따라 질환을 분류했으나, 이는 질병이 발생하는 구체적인 세포 단위의 원인을 설명하는 데 한계가 있었다.
이에 연구팀은 환자의 방광 조직 전층(full thickness)을 확보했다. 기존 연구들이 ‘내시경하 표층 점막 생검’ 샘플 기반의 단순 세포 분포 변화나 유전자 발현 차이의 기술에 머물렀던 것과 비교하면 차이가 컸다.
연구팀은 환자의 궤양성 병변 (Hunner lesion)과 대조군인 비병변 영역 (non-Hunner lesion) 모두를 방광 전층 조직으로 확보해 분석한 것이 연구의 높은 임상적 가치와 신뢰도를 확보하는 데 주효했다고 전했다.
또한 세포 하나하나의 유전자를 분석하는 ‘단일세포 전사체’ 기술과 세포의 위치 정보까지 정밀하게 파악하는 ‘고해상도 공간전사체’ 기술을 함께 적용했다.
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이를 통해 방광 조직 내에서 질환을 유도하는 기질세포, 면역세포, 혈관세포들이 서로 복잡하게 신호를 주고받는 ‘다세포 네트워크’를 밝혀내는 데 성공했다고 연구팀은 설명했다.
특히, 환자로부터 획득한 샘플을 외부 기관에 의뢰하지 않고, 삼성서울병원 중개유전체센터의 단일세포 시퀀싱 및 고해상도 공간전사체(VISIUM HD) 인프라를 활용함으로써, 높은 신뢰도의 유전체 데이터를 빠르고 일관되게 생산할 수 있었다고 밝혔다
연구팀은 병이 있는 부위에서 염증을 일으키는 특정 면역세포(Th17 세포 및 M2 대식세포)가 활성화되어 비정상적인 혈관 변화를 이끌고 있음을 확인했다.
또한, 혈관세포와 근육세포 사이의 특정 신호 전달 경로가 비정상적으로 강해지면서 방광 근육이 심하게 변하고 과도하게 수축한다는 사실을 밝혀냈다.
이번 연구는 간질성 방광염 환자들이 신경계에 특별한 이상이 없음에도 불구하고 왜 극심한 만성 통증을 느끼는지에 대한 비밀도 풀었다.
방광 내 특정 신경유사 섬유아세포 군집이 통증을 증폭시키는 신호 경로를 크게 활성화하여 근육세포와 끊임없이 신호를 교환하며 통증을 유발하고 있음이 증명됐다.
고광진 교수는 “이번 연구는 눈으로만 확인하던 간질성 방광염 질환을 세포 수준에서 체계적으로 분석하고, 세포 간의 유기적인 네트워크가 병을 일으키는 중요한 원인임을 환자의 조직에서 직접 입증했다는 데 큰 의미가 있다”며 “향후 새로운 치료 표적을 발굴하는 중요한 주춧돌이 될 것”이라고 설명했다.
강민용 교수는 “최첨단 유전체 기술을 결합해 간질성 방광염 환자의 방광 내부 미세환경을 지도처럼 도식화했다”며 “방광 과수축과 골반 통증을 유발하는 특정 세포와 신호 경로를 찾아낸 만큼, 향후 난치성 간질성 방광염 환자들을 위한 근본적인 원인 차단형 치료법 개발로 이어질 것으로 기대한다”고 강조했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 보건복지부, 한국보건산업진흥원, 산업통상자원부 등의 국가 연구비 지원을 받아 수행되었다.
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