고려대학교 의과대학 의과학과 최정민 교수팀과 미국 예일대학교 의과대학 페레이라 (Dr. Pereira) 교수 연구팀이 조혈 줄기세포(Hematopoietic Stem Cell, 이하 HSC)와 전구 세포(Hematopoietic Stem Progenitor Cell, 이하 HSPC)의 경쟁적 상호작용이 HSC의 구획 크기를 조절함을 확인했다.
HSC는 우리 몸의 혈액 세포를 생성하는 원천으로, 니치(niche)라고 불리는 특수한 미세 환경에서 다른 세포 및 인자와 상호작용하며 존재한다. HSC의 구획 크기는 자가 재생과 분화 사이의 균형에 의해 엄격하게 제어되며, 이는 혈액 세포의 적절한 생산을 유지하는 데 매우 중요한 역할을 한다고 알려져 있지만, 이 균형을 유지하는 메커니즘은 완전히 밝혀지지 않았다.
연구팀은 마우스 모델에 단일세포 전사체 분석 방법론을 활용해 HSC와 HSPC의 경쟁적 상호작용에 의해 HSC의 구획 크기가 결정됨을 확인했다. 또한, HSC와 HSPC의 경쟁 정도는 니치 내 사이토카인 및 기타 신호 분자의 수준에 따라 달라진다는 것도 발견했다. 예를 들어 HSPC를 줄이면 HSC 구획이 확장되었으며, 반대로 HSPC를 늘리면 HSC 구획이 수축됐다. 나아가 이 경쟁 메커니즘은 노치(Notch) 신호에 의해 매개되었으며, 조절된 피드백 루프(Feedback loop)가 나타남이 확인됐다.
이번 연구는 혈액 항상성 유지와 면역 반응에서 중요한 HSC 구획 크기와 기능을 조절하는 새로운 메커니즘을 밝혀냈다는 점과 노치 신호를 통한 HSC와 HSPC의 상호작용 및 니치 세포와의 소통에 대해 새로운 정보를 제공했다는 데 큰 의의가 있다.
최정민 교수는 “이번에 밝혀진 조혈 줄기세포 생산 메커니즘은 조혈 줄기세포 구획을 모니터링하고 조절함으로써, 체내/외에서 조혈 줄기세포를 확장하는 전략을 개발하는 데 유용하게 활용될 수 있다”라며, “궁극적으로 임상에서 혈액 질환 및 그 외 질병 치료를 위한 새로운 전략을 개발하는 데도 중요한 역할을 할 것으로 기대한다”라고 소감을 밝혔다.
이번 연구성과는 국제 학술지 <Nature Communications (IF=14.92)> 에‘Competition between hematopoietic stem and progenitor cells controls hematopoietic stem cell compartment size’라는 제목으로 게재됐다.
