연대 의대 의생명과학부 윤영섭 교수 연구팀, 심장 재생과 기능 회복 조절하는 물질 발견 > 의료/제약

- 유전자 Cbx7, 심근세포 증식과 심장 재생 능력 조절해

심근세포의 증식과 심장의 재생능력을 조절하는 인자가 규명됐다.

연세대학교 의과대학 의생명과학부 윤영섭 교수 연구팀은 심장의 재생과 기능적 회복에 중요한 역할을 하는 Cbx7 유전자를 발견하고, 마우스모델에서 Cbx7 유전자 활성 정도에 따른 심장 재생 효과를 규명했다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘서큘레이션’(Circulation, IF 39.92)에 게재됐다. 

2019년 세계보건기구(WHO) 조사 결과에 따르면, 심혈관질환은 전 세계 사망원인 1위다. 우리나라도 크게 다르지 않다. 심혈관질환은 암에 이어 국내 사망원인 2위를 기록했다. 

심혈관질환으로 인해 전신에 혈액을 공급하는 심장의 기능이 악화된 상태를 심부전이라 한다. 심부전 증상을 완화시키고자 이뇨제, 혈관 확장제 등을 처방하지만 이는 심장의 기능을 회복시키지는 못한다. 

심부전을 근본적으로 치료하기 위해서는 심장이식 등이 필요하지만 면역 거부 반응, 합병증 위험, 수혜자에 비해 적은 공여자 등으로 인해 어려움이 있다. 

심장질환은 심장의 재생능력이 매우 제한되어 있어 치료가 어렵다. 심장의 주요 역할을 하는 심근세포가 잘 증식하지 않기 때문이다. 심근세포는 태아에서는 활발히 증식하지만 출생 이후 증식능력이 감소하면서 성인에서는 증식을 거의 멈추게 된다. 

연구팀은 먼저 심근세포의 증식능력을 감소시키는 유전자를 규명했다. 태아, 신생, 어른 세 가지 마우스모델의 심장에서 세포 주기를 조절하는 폴리콤(polycomb) 그룹 단백질이 어떻게 발현되는지 실시간으로 반응을 분석했다. 

그 결과 유전자 Cbx7이 출생 직후 급격히 증가해 성인의 심장에서 높게 유지됐으며, 심근세포의 증식에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 

연구팀은 이 메커니즘을 마우스모델에 적용해 심근세포의 증식능력을 증가시켜 심장의 재생을 유도할 수 있는지 분석했다.

* 그림설명) A: 마우스모델의 심장(왼쪽)에서 Cbx7 유전자 활성을 조절해 심근세포를 억제했을 때 심장의 크기가 증가하고 심근의 두께가 증가했다(오른쪽). B: 심장마비 마우스모델(왼쪽)에서 Cbx7 유전자를 제거한 결과, 심장 섬유화가 감소하고 심근이 증가했다(오른쪽).

분석 결과 마우스모델에 Cbx7 유전자를 과발현시켰을 때 심근세포의 증식이 줄어들었다. 반면 Cbx7 유전자를 제거한 마우스모델에서는 심근세포의 증식이 증가하는 것으로 나타났다. 

심장마비를 유도한 마우스모델에서도 Cbx7 유전자를 제거했을 때 심장 재생이 일어났다. 

연구팀은 이 과정에서 Cbx7 유전자가 심근세포 증식에 영향을 주는 메커니즘을 발견했다. Cbx7 유전자가 단백질 TARDBP와 결합해 세포 주기를 조절하는 단백질 RBM38의 발현을 유도하는 것으로 나타났다. RBM38의 과발현은 심근세포의 증식을 억제했다. 

RNA결합단백질 TARDBP는 mRNA와 결합해 mRNA의 안정성, 이동, 변형 등에 영향을 준다. 

TARDBP에 의해 영향을 받는 유전자들 중 단백질 RBM38은 Cbx7에 의해 발현이 유도되는 것으로 나타났으며, RBM38은 세포주기를 멈춰 세포의 증식을 억제하는 단백질로 알려져 있다. 

윤영섭 교수는 “이번 연구를 통해 Cbx7이라는 유전자가 심근세포의 증식능력과 심장의 재생능력을 조절하는데 중요한 인자임을 밝혔다”면서 “앞으로 Cbx7 저분자 억제제의 심장 재생 효과를 규명한다면 심부전 치료제 개발이 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.