KAIST 생명과학과동창회
  • News & Events
  • News

News

(윗줄 왼쪽부터) 우리 대학 생명과학과 정인경 교수, 서울대병원 강창경 교수, 서울대병원 고영일 교수, 분당서울대병원 송경호 교수 (아랫줄 왼쪽부터) 경북대병원 문준호 교수, 국립중앙의료원 이지연 교수, 우리 대학 생명과학과 최백규 석박사통합과정, 우리 대학 생명과학과 박성완 석박사통합과정

< (윗줄 왼쪽부터) 우리 대학 생명과학과 정인경 교수, 서울대병원 강창경 교수, 서울대병원 고영일 교수, 분당서울대병원 송경호 교수 (아랫줄 왼쪽부터) 경북대병원 문준호 교수, 국립중앙의료원 이지연 교수, 우리 대학 생명과학과 최백규 석박사통합과정, 우리 대학 생명과학과 박성완 석박사통합과정 >

 

우리 대학 생명과학과 정인경 교수 연구팀이 서울대병원 강창경고영일분당서울대병원 송경호 교수경북대병원 문준호 교수국립중앙의료원 이지연 교수지놈오피니언 로 이루어진 산··병 공동연구를 통해 기저 질환이 없는 저위험군의 신규 코로나19 중증 위험 인자를 발굴하고발굴된 인자의 과잉 염증반응에 대한 분자 메커니즘을 제시했다고 29일 밝혔다.

 

코로나19 바이러스(SARS-CoV2)는 지난 2년이 넘도록 확산하면서 전 세계적으로 6억 명 이상이 감염됐고이 중 6백만 명 이상이 사망했다이러한 심각성으로 인해 코로나19 바이러스의 병리에 관한 연구가 활발히 진행됐고단핵구(큰 크기의 백혈구, Monocyte)의 과잉 염증반응으로 인한 중증 진행 메커니즘 등이 밝혀졌다. 

하지만 개별 코로나19 환자마다 면역 반응의 편차가 크게 나타나는 현상에 대해서는 앞서 찾은 연구 결과만으로는 전부 설명할 수 없다예를 들어 중증 코로나19 환자 중에서 당뇨병이나 고혈압 등의 기저 질환이 없는 경우도 빈번하기에 이들이 코로나19 감염 시 중증으로 진행될 수 있는 신규 위험 인자를 발굴하는 것은 환자 맞춤형 치료에 있어 매우 중요하다. 

우리 대학 생명과학과 최백규박성완 석박사통합과정과 서울대병원 강창경 교수가 주도한 이번 연구에서는 기존의 기저 질환이 없는 중증 코로나19 환자의 중증 요인을 알아내기 위해국내 4개의 병원이 합동해 총 243명의 코로나19 환자의 임상 정보를 수집 및 분석했다연구팀은 그 집단의 임상적 특징을 밝히고단일세포 유전자 발현 분석과 후성유전학적 분석을 도입해 관찰된 임상적 특징과 중증 코로나19 내 과잉 염증반응 간의 유전자 발현 조절 메커니즘을 분석했다.

중증 코로나19 환자 집단 중 기저 질환이 없음에도 중증으로 진행된 환자들이 존재한다. 이 환자 집단에서 중증 진행 인자를 발굴 및 검증하기 위해 생물정보학에 기반하여 세 가지 서로 다른 접근법을 사용했다. 첫 번째로, 환자의 임상 정보를 수집 후 그에 따라 집단 별로 나누어 집단 별 임상정보의 특징을 통계 기법을 통해 분석했다. 두 번째로는, 단일세포 유전자발현 분석이라는 최신의 연구기법을 적용하여 혈액 내 면역세포들의 발현 특징을 분석하였고, 특히 단핵구에 대해서 세부 분석을 진행하였다. 세 번째로는 후성 유전학측면에서의 분석으로, 분자적 기전을 제시하기 위해 단핵구의 DNA 메틸화 패턴과 염색질 3차 구조 정보를 도입 및 분석하였다. 이 세 가지 접근법을 통해 기저질환 없는 코로나19 환자 그룹 내 중증 진행 요인 및 기전을 제시했다. 중증 진행 요인으로는 유전자 염기서열에 변이가 발생한 단핵구로, 이 단핵구는 유전자 변이로 인해 염증반응을 쉽게 일으킬 수 있는 상태가 되어 코로나19 바이러스 감염 시 TNF/IL-1과 인터페론 감마(IFN-γ)를 필두로 한 과잉 염증반응을 빠르게 일으킨다. 이 과잉 염증반응이 다른 정상 단핵구들에도 퍼져나가면서 연쇄적인 염증반응을 일으켜 사이토카인 폭풍 현상이 발생하고, 결과적으로 기저질환이 없음에도 불구하고 중증으로 진행이 가능해진다.

< 중증 코로나19 환자 집단 중 기저 질환이 없음에도 중증으로 진행된 환자들이 존재한다. 이 환자 집단에서 중증 진행 인자를 발굴 및 검증하기 위해 생물정보학에 기반하여 세 가지 서로 다른 접근법을 사용했다. 첫 번째로, 환자의 임상 정보를 수집 후 그에 따라 집단 별로 나누어 집단 별 임상정보의 특징을 통계 기법을 통해 분석했다. 두 번째로는, 단일세포 유전자발현 분석이라는 최신의 연구기법을 적용하여 혈액 내 면역세포들의 발현 특징을 분석하였고, 특히 단핵구에 대해서 세부 분석을 진행하였다. 세 번째로는 후성 유전학측면에서의 분석으로, 분자적 기전을 제시하기 위해 단핵구의 DNA 메틸화 패턴과 염색질 3차 구조 정보를 도입 및 분석하였다. 이 세 가지 접근법을 통해 기저질환 없는 코로나19 환자 그룹 내 중증 진행 요인 및 기전을 제시했다. 중증 진행 요인으로는 유전자 염기서열에 변이가 발생한 단핵구로, 이 단핵구는 유전자 변이로 인해 염증반응을 쉽게 일으킬 수 있는 상태가 되어 코로나19 바이러스 감염 시 TNF/IL-1과 인터페론 감마(IFN-γ)를 필두로 한 과잉 염증반응을 빠르게 일으킨다. 이 과잉 염증반응이 다른 정상 단핵구들에도 퍼져나가면서 연쇄적인 염증반응을 일으켜 사이토카인 폭풍 현상이 발생하고, 결과적으로 기저질환이 없음에도 불구하고 중증으로 진행이 가능해진다. >

 

그 결과기저 질환이 없는 집단 내 중증 환자는 `클론성조혈증'이라는 특징을 가지고 있는 것을 관찰하였다이는 혈액 및 면역 세포를 형성하는 골수 줄기세포 중 후천적 유전자 변이가 있는 집단을 의미한다또한 단일세포 유전자 발현 분석을 통해 클론성조혈증을 가진 중증 환자의 경우 단핵구에서 특이적인 과잉 염증반응이 관찰되는 것을 확인했고클론성조혈증으로 인해 변화한 후성유전학적 특징이 단핵구 특이적인 과잉 염증반응을 일으키는 유전자 발현을 유도하는 것을 연구팀은 확인했다. 

해외 연구단에서도 유사하게 클론성조혈증과 코로나19 간의 관련성에 주목한 연구들이 있었으나 코로나19와의 관련성을 명확히 밝히지 못했고과잉 염증반응으로 이어지는 분자 모델 역시 제시하지 못했다이에 반해 공동 연구팀은 생물정보학 기반 계층화된 환자 분류법과 환자 유래 다양한 면역 세포를 단 하나의 세포 수준에서 유전자 발현 패턴 및 조절 기전을 해석할 수 있는 단일세포 오믹스 생물학 기법을 적용해 클론성조혈증이 코로나19의 신규 중증 인자임을 명확하게 제시했다해당 연구 결과는 앞으로 기저질환이 없는 저위험군 환자라도 클론성조혈증을 갖는 경우 코로나19 감염 시 보다 체계적인 치료 및 관리가 필요함을 의미한다. 

이번 연구 결과는 두 개의 국제 학술지`헤마톨로지카(haematologica, IF=11.04)'에 9월 15일 字 (논문명Clinical impact of clonal hematopoiesis on severe COVID-19 patients without canonical risk factors온라인 게재가 되었으며. ‘실험 및 분자 의학(Experimental & Molecular Medicine, IF=11.590)'에 지난 8월 1일 字 (논문명Single-cell transcriptome analyses reveal distinct gene expression signatures of severe COVID-19 in the presence of clonal hematopoiesis게재 승인됐다. 

이번 연구는 장기화된 코로나19 팬데믹 상황 속에서 연구계·의료계·산업계로 이루어진 연구팀 서로 간의 긴밀한 협력을 통해 코로나19 환자의 신규 중증 인자를 밝히고그에 대한 분자적 기전을 제시해 환자별 맞춤 치료전략을 제시한 연구로 중개 연구(translational research)의 좋은 예시로 평가받는다. 

이번 연구를 수행한 우리 대학 최백규 석박사통합과정은 "최신의 분자실험 기법인 단일세포 오믹스 실험과 생물정보학 분석 기술의 융합이 신규 코로나19 중증 환자의 아형과 관련 유전자 조절 기전을 규명 가능케 하였다ˮ"다른 질환에도 바이오 데이터 기반 융합 연구 기법을 적용할 것이다ˮ고 말했다. 

분당서울대병원 송경호 교수는 "이번 연구는 임상 현장에서 코로나 환자별 맞춤 치료 전략을 정립하는 데 있어서 중요한 정보를 제공한 연구ˮ라며 "앞으로도 중증 코로나19 환자의 생존율을 높이기 위해 임상 정보를 바탕으로 한 맞춤 치료전략 연구를 이어나가겠다ˮ라고 밝혔다. 

지놈오피니언 대표를 겸임하고 있는 서울대병원 고영일 교수는 "회사에서 개발한 클론성조혈증 탐지 및 분석 기술이 코로나19 팬데믹 해결에 도움이 되어 보람차다ˮ면서 "앞으로도 새로운 바이오마커를 발굴 및 분석하는 기술을 개발해 인류의 건강한 삶에 지속적으로 기여하고 싶다ˮ고 말했다.

 

한편 이번 연구는 서경배과학재단과 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행됐다.

 


List of Articles
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
399 [한국경제] 고규영 교수 유력 바이오논문 6편 최다 발표 과사무실 2005.09.02 12073
398 [한겨레] 생체시계 시간 맞추는 유전자 국내 연구팀이 첫 발견-김재섭 교수팀 과사무실 2005.10.20 11141
397 과사무실 최은주 사무원 - 2005년도 4/4분기 "이 달의 직원상" 수상 과사무실 2005.11.01 10814
396 1단계 BK21사업 성과보고대회 - 우수사업단 선정 및 부총리 표창 과사무실 2005.12.19 11357
395 한국, 신종 박테리아 발표건수 68종 세계 1위 - 이성택 교수 세계 2위 과사무실 2005.12.19 13707
394 2005학년도 석림학술장학재단 장학생 - 이영석 박사과정 학생 선정 과사무실 2005.12.29 12370
393 ‘올해의 KAIST 교수상’ - 김재섭 교수 과사무실 2005.12.30 13693
392 "어, 해독제가 항생제로 바뀌네" - 김학성 교수팀 단백질 설계기술 개발 과사무실 2006.02.06 13881
391 개교 35주년 기념 우수교원 포상 - 김태국 교수(학술상), 김학성 교수(국제협력상) 과사무실 2006.02.15 12119
390 고병삼 학생 외 3명 Bioneer Award (2006) 수상 과사무실 2006.03.07 14229
389 "당뇨병 합병증 치료단백질 개발!" - 고규영교수팀 과사무실 2006.03.14 14000
388 [동아일보] 뇌 신호전달 작동물질 첫 발견-김은준교수팀 과사무실 2006.04.20 12182
387 [동아일보] 한국 과학에 세계가 또 놀라다 -정종경교수팀 과사무실 2006.05.04 14632
386 [대덕넷] 노화억제 비밀 밝혀낸 김태국 교수...연구성과 집대성 '풀베팅' 과사무실 2006.06.12 14283
385 [동아일보] 노화억제 신약후보물질 개발…김태국 교수팀 과사무실 2006.06.12 11435
384 [중앙일보] 생명과학과 박지혜 '로레알 여성생명과학상' 수상 과사무실 2006.06.22 13569
383 [동아일보] 혈관형성 촉진제 이용 만성 신장질환 고쳐요-고규영교수 과사무실 2006.08.03 11720
382 박태관 교수 나노연구혁신 대상(과학기술부 장관상) 수상 과사무실 2006.09.04 10934
381 송세라, 박영균 학생 김보정 기초과학장학생으로 선발 과사무실 2006.09.12 13355
380 [경향신문] 뇌에서 시냅스 생성촉진 새 단백질 발견 -김은준교수팀 과사무실 2006.09.18 13457
Board Pagination Prev 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 22 Next
/ 22