급사 부르는 치명적 ‘이 병’…발병 원인 드디어 밝혀지나 [건강+]

심근병증, 발병 단계·조직 손상 따라 달라지는 유전자 규명

심근병증은 세포 구성이나 손상 정도가 다양해 구체적 발병 원인을 규명하기 쉽지 않다. 게티이미지뱅크

심부전을 야기하는 ‘심근병증’은 심장 근육이 약해지거나 두꺼워져 심장이 확장되고 심장 기능은 저하되는 질병이다. 심장이 제 기능을 하지 못하다보니 몸에 혈액을 충분히 공급하지 못해 숨이 차고 쉽게 피로해지는게 특징이다. 심하면 심장이식을 받아야 하거나 젊은 나이에서도 급사로 이어질 수 있다. 

심근병증은 환자마다 양상이 다양하고 복잡할 뿐 아니라, 환자 한 명의 심장조직 내에서도 세포 구성이나 손상 정도가 매우 다양하게 나타난다. 이에 발병 원인을 규명하기 쉽지 않았다. 그동안 심근병증의 원인을 찾아 치료를 하지 못하고, 심장이 약해질 때 생기는 생리적 반응을 조절하는 방식으로 치료가 시행돼온 이유다.

그런데 최근 국내 한 연구진이 심근병증의 원인을 밝혀낼 수 있는 유전자를 찾아냈다. 이상언·황희상 서울아산병원 교수팀은 심근병증 환자 37명을 대상으로 심장조직 내 특정 위치에서 어떤 유전자가 어떻게 작동하는지를 보여주는 ‘공간 전사체학(spatial transcriptomics)’을 활용해 분석한 결과, 심근병증 발병에 관여하는 유전자를 밝혀냈다.

공간 전사체학은 세포 내 유전자 발현을 분석하는 기존 기술에 조직 내 위치 정보를 결합한 분석법이다. 조직이 정상인 부위나 손상이 있는 부위 등 특정 부위에서 어떤 세포가 어떤 유전자를 발현하는지를 시각화할 수 있다. 즉, 조직이 손상되는 양상에 따라 세포별 유전자 변화가 어떻게 나타나는지를 지도로 그리듯 보여주는 분석법이다.

이상언·황희상 교수팀은 2018년 1월부터 2021년 4월까지 심근병증 환자 37명과 대조군 7명의 심장조직을 공간 전사체학을 활용하여 1만2800개 유전자를 도출해 대규모 분석을 시행했다.

그 결과 연구팀은 심근병증이 진행되는 과정에서 세포의 종류뿐 아니라 섬유화·퇴행 등 조직의 손상 양상에 따라 유전자 발현이 어떻게 달라지는지를 밝혀냈다.

자세히 살펴보면, 심장근육 세포가 손상되거나 기능을 잃는 퇴행성 변화가 나타날 때에는 단백질 분해와 관련된 UCHL1 유전자의 발현이 증가했다. 손상된 심장조직을 회복하려는 과정에서 섬유화가 진행될 때는 염증 반응을 유도하고 섬유화를 촉진하는 특수한 세포 유형이 관찰됐으며, 이들은 ACKR1·PLVAP·CCL14 유전자를 함께 발현하는 특징을 보였다.

무엇보다 연구팀은 심근병증 환자의 심장조직 중에서도 심장 기능이 비교적 유지된 초기 보상기와 기능이 급격히 저하된 말기 비보상기 상태에서 서로 상반되게 조절되는 유전자들을 발견했다고 강조했다. 이 과정에서 TAX1BP3·PFKFB2·CRIP3 등 기존에 심근병증과의 연관성이 잘 알려지지 않았던 유전자를 새롭게 규명했고, 이는 향후 심근병증을 유발하거나 진행을 결정짓는 핵심 표적이 될 가능성을 보인다.

황희상 서울아산병원 병리과 교수는 “이번 연구는 기존의 유전자 분석이 간과하였던 세포별, 부위별 차이를 반영해 심근병증을 분석한 최초의 연구다. 이를 바탕으로 심근병증의 병태생리 기반 정밀진단이 가능해지고 향후 정밀의학 기반 맞춤치료제 개발에도 큰 단서를 제공할 것으로 기대된다”고 말했다.

이상언 서울아산병원 심장내과 교수도 “심근병증은 심부전이나 급사를 초래할 수 있는 치명적인 질환임에도 불구하고, 현재까지는 심장 기능 저하에 따른 공통된 생리적 반응을 조절하는 데 초점이 맞춰져 있었다”며 “이번 연구는 심근병증의 다양한 병리적 양상과 세포 반응을 정밀하게 분석할 수 있는 기반 데이터를 구축한 데 의의가 있으며, 이를 바탕으로 궁극적으로 심근병증 자체를 표적하는 치료제 개발로 이어질 수 있도록 지속적으로 연구하겠다”고 말했다.

미국의 의학연구소인 스크립스연구소(Scripps Research)·한국과학기술원(KAIST)과 공동으로 진행된 이번 연구는 세계적으로 권위있는 ‘유럽심장학회지(European Heart Journal, 피인용지수 38.1)’에 최근 게재되었다.

이진우 기자 [e-mail]