질병관리청(청장 임승관) 국립보건연구원(원장 남재환)이 국내 심근병증 환자를 대상으로 유전체와 세포 데이터를 통합 분석한 다중오믹스 연구를 통해, 그동안 규명되지 않았던 발병 위험 유전자와 세포 수준의 작용 기전을 밝혀냈다.
심근병증은 심장 근육에 구조적·기능적 이상이 발생하는 복잡한 질환으로, 심부전과 부정맥, 돌연사의 주요 원인으로 꼽힌다. 최근 전장유전체 해독 기술 발전으로 다양한 유전 변이가 확인되고 있으나, 상당수는 ‘임상적 의미 불명 변이(VUS)’로 남아 있어 진단과 치료에 한계가 있었다.
연구진은 국가바이오빅데이터 시범사업을 통해 확보한 심근병증 환자 245명(확장성 48.2%, 비대성 47.8% 등)의 전장유전체 데이터를 분석했다. 그 결과 총 3,584개의 희귀 변이가 도출됐으며, 이 중 98.6%인 3,534개가 VUS로 분류됐다.
특히 연구팀은 기존 분석의 한계를 극복하기 위해 ‘부담 분석(Burden testing)’ 기법을 적용했다. 이를 통해 심장 발달과 구조 형성에 관여하는 144개의 유의미한 유전자를 새롭게 확인했으며, 이 중 DLC1 유전자는 연령과 관계없이 환자군 전반에 고르게 분포하는 특징을 보였다.
세포 수준 분석에서도 의미 있는 결과가 도출됐다. 연구진은 단일세포 전사체 데이터를 활용해 총 1만 1,664개의 심장세포를 분석한 결과, 심근세포뿐 아니라 심장 내피세포에서도 관련 유전자의 발현이 높게 나타나는 것을 확인했다. 또한 환자군에서는 심근세포의 유전자 발현은 감소한 반면, 내피세포에서는 증가하는 상반된 양상이 관찰됐다.
이는 심근병증이 특정 세포의 결함만으로 발생하는 것이 아니라, 심근세포와 내피세포 등 다양한 세포 간 상호작용 이상에 의해 발병할 수 있음을 시사한다. 기존에 심근세포 중심으로 이해되던 질환 개념을 확장한 결과로 평가된다.
이번 연구는 기존에 활용이 어려웠던 VUS의 기능적 의미를 새롭게 해석할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서도 의의가 크다. 아울러 유전체와 단일세포 전사체 데이터를 결합한 다중오믹스 접근법을 통해 질병 기전을 보다 정밀하게 규명할 수 있음을 입증했다.
전재필 미래의료연구부장은 “희귀 변이를 포함한 유전적 요인이 다양한 심장 세포 간 상호작용을 통해 질병 발현에 기여할 수 있음을 확인했다”며 “기능이 불명확했던 유전 변이를 세포 수준에서 이해할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다”고 밝혔다.
국립보건연구원은 이번 연구 결과가 향후 심근병증과 심부전 환자를 위한 표적 치료제 개발과 정밀의료 기반 구축에 중요한 기초 자료로 활용될 것으로 기대하고 있다.
