KBSI, 염증성 리피드 바이오마커 발굴 전략 제시

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 3차원 홀로토모그래피(3D-HT) 와 다중오믹스(Multi-omics) 분석기술을 결합한 독창적인 멀티모달 분석법을 개발해 미세먼지에 노출된 대식세포에서 지질대사 변화와 염증 활성화 간 연계 메커니즘을 규명했다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 이성수·황금숙 박사 연구팀이 전남대 연구팀과 미세먼지(PM)가 대식세포의 지질대사를 재편성해 ‘랜즈사이클’이라 불리는 인지질 재구성 경로를 과활성화시키고, 이를 통해 염증 반응을 지속 유도함을 규명했다.

랜즈사이클은 인지질을 분해·재합성하여 염증 매개물 생성을 조절하는 지질대사 경로다.

연구팀은 3D-HT와 다중오믹스 분석을 결합함으로써 환경유해인자에 의한 세포 지질대사 교란 과정들을 실시간·정량적으로 입증했다.

표준 미세먼지 모델 ERM-CZ100을 이용해 생쥐 대식세포를 관찰한 결과 세포 내부로 유입된 미세먼지가 축적되면서 지질 방울이 함께 형성되는 현상을 확인했다.

이러한 변화는 미세먼지가 세포 구조와 대사 균형을 무너뜨린다는 사실을 영상으로 입증한 첫 사례로 미세먼지의 독성을 시각적으로 보여준다.

또 염증 활성 표지자와 지질 방울 염색을 활용한 실시간 정량 분석 결과, 염증이 먼저 활성화되고 이후 지질 방울이 축적되는 순차적 세포 반응이 관찰됐다. 이를 통해 염증과 지질대사 사이의 연계성을 실시간 영상으로 규명했다.

연구팀은 3D-HT기술에 다중오믹스 분석을 결합한 새로운 멀티모달 분석법을 개발했다. 이를 통해 지질체 분석에서 총 234종의 지질이 동정됐으며 아라키돈산 등 염증 관련 지질 대사체가 약 2~3배 증가했다.

아울러 전사체 분석에서도 포스포리파아제 A2(PLA2) 를 비롯한 랜즈사이클 관련 유전자의 발현이 최대 4~6배 이상 뚜렷하게 상승했고 염증 관련 유전자의 발현도 동반 증가함을 확인했다.

이와 함께 형광 인지질 기질을 이용한 실시간 영상 분석 결과, 리소인지질과 자유 지방산의 형광 신호가 약 1.5~2배 증가했으며, PLA2 억제제 처리 시 PGE2 생성이 40~50% 감소하는 것으로 나타났다. PLA2-Lands cycle이 미세먼지 유발 염증의 핵심 경로임을 입증한 것이다.

이성수 박사는 “3차원 홀로토모그래피와 다중오믹스를 결합해 살아있는 세포의 염증 경로를 실시간으로 규명한 첫 사례”라며 “이 기술은 향후 환경유해입자 독성평가와 염증성 질환 연구에 폭넓게 활용될 것”이라고 설명했다.

황금숙 박사도 “이번 성과는 미세먼지가 인체 세포의 지질대사체계를 교란해 염증을 유발하는 과정을 정량적으로 규명한 결과”라며 “KBSI는 국민 건강과 직결된 미세먼지, 미세플라스틱, 중금속 등 환경유해인자 연구를 분석과학의 힘으로 지속해 나가겠다”고 말했다.