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소재선 바이오화학융합학부 교수, 포스텍 연구팀과 ‘체내 과도 면역반응 조절' 원리 규명
동국대 WISE캠퍼스 바이오제약공학과 소재선 교수가 포스텍 생명과학과·융합대학원 임신혁 교수 연구팀과 체내 '면역의 과열'을 식히는 핵심 스위치를 찾아내는 데 성공했다.
연구 성과는 패혈증 등 치명적인 염증 질환을 치료할 새로운 단서로 학계의 주목을 받으며 지난 24일(현지 시각) 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 실렸다.
면역 조절 세포인 항염증 B세포는 항염증 물질인 'IL-10(인터루킨-10)'을 만드는 핵심 면역 세포다. IL-10은 지나친 면역 반응에 제동을 걸어 조직의 손상을 막는데, 아직 이 물질이 어떻게 만들어지는지 명확히 밝혀지지 않았다. 애초 연구는 다른 면역 세포에 집중돼 있었고, B세포만의 조절 방식은 알려지지 않았다.
연구팀은 최신 유전체 분석 기술(ATAC-seq·RNA-seq·ChIP-seq)을 총동원해 그 답을 찾았다. IL-10 유전자 주변을 정밀하게 관찰한 결과, IL-10 유전자 근처에 있는 'CNS-9'이란 DNA 염기 서열이 핵심 스위치 역할을 하며, 이 구간은 단백질을 만드는 유전 정보 대신, 유전자 발현을 켜고, 끄는 면역 조절 '스위치'로 작동했다.
연구팀은 'NFATc1'이라는 단백질이 CNS-9과 결합해 IL-10 유전자의 작동을 활성화하는 것을 밝혀냈다. 둘이 손을 잡아야 비로소 항염증 브레이크가 작동하는 구조다.
실험 결과 CNS-9이나 NFATc1이 없는 동물(쥐) 모델에 IL-10 생산이 눈에 띄게 줄었고, 패혈증과 같은 상황에서 생존율이 크게 떨어졌다. 폐·간에 심각한 손상이 나타났고, 염증성 물질(IL-6, IL-1β) 수치는 오히려 치솟았다. 반대로 정상 B세포를 다시 넣어주자, 생존율이 회복됐다.
더 주목할 만한 점은 이 메커니즘이 사람에도 그대로 적용된다는 것. 사람의 IL-10 유전자에 동물 모델의 CNS-9에 해당하는 'CNS-12'라는 유전자 서열이 있었고, 이 부위를 제거하자 IL-10 생성이 감소했다. B세포가 만드는 IL-10이 실제로 몸을 보호하는 효과가 있다는 사실을 직접 증명했다.
임신혁 교수는 "B세포에서 IL-10을 조절하는 핵심 경로를 처음 밝혀낸 연구"라며 "여러 염증 질환에서 새로운 치료 전략으로 이어지기를 바란다"고 말했다. 소재선 교수는 "면역 시스템이 어떻게 균형을 유지하는지 분자 수준에서 이해할 수 있는 중요한 단서를 제공한 연구"라고 강조했다.
한편 이 연구는 과학기술정보통신부 혁신 연구 센터(IRC) 지원 사업, 한국연구재단 중견연구자지원사업(포스텍·동국대), 글로벌박사양성사업(글로벌박사펠로우십) 지원을 받아 수행했다.