한국과 미국 과학자들이 망가진 폐를 재생할 수 있는 방법을 찾아 주목받고 있다.

미국 노스웨스턴대, 동국대 공동연구팀은 ‘세포 공장’이라고 불리는 미토콘드리아가 폐 줄기세포 분화를 조절하는 신호 전달 기능이 있다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’에 실렸다.

세계보건기구(WHO)는 2020년 기준으로 전 세계 10대 사망원인 중 하나로 만성 폐 질환과 폐렴을 지목했다. 폐는 다른 장기와 달리 한 번 손상되면 다시 살려내기 힘들어 폐 관련 질환에 걸리면 완치가 쉽지 않다는 문제가 있다.

연구팀은 만성 폐 질환과 폐렴 환자들에게서 공통으로 세포 소기관인 미토콘드리아 기능 저하가 관찰된다는 점에 주목했다. 미토콘드리아의 기능이 폐 줄기세포 분화에 관여하는지는 명확히 알려지지 않았다.

연구팀은 폐상피세포에서 미토콘드리아 전자전달계 기능을 제거한 생쥐로 실험한 결과 이 생쥐가 호흡부전으로 사망하는 것을 확인했다. 연구팀은 해당 폐 조직에 대한 단일세포 전사체분석을 실시한 결과 미토콘드리아가 ‘통합 스트레스 반응’(ISR)에 관여한다는 것을 확인했다. 미토콘드리아 전자전달계 기능이 상실되거나 억제됐을 때 ISR이 매우 높게 활성화되었지만 ISR 억제제를 투여받은 생쥐는 대부분 살아남았고 폐 조직도 정상화된 것이 관찰됐다.

연구팀에 따르면 이번 연구 결과는 미토콘드리아가 세포 내 에너지를 생산하는 기능 외에도 세포 기능과 분화를 조절하는 신호 전달 기능이 있음을 보여준다는 것이라고 설명했다. 미토콘드리아가 ISR이 비정상적으로 활성화되는 것을 차단해 폐 줄기세포 분화에 필수적인 역할을 한다는 것을 증명했다.

연구팀 관계자는 “폐 질환 환자의 미토콘드리아 ISR을 조절해 폐 줄기세포 분화를 촉진하고 폐 재생을 촉진하는 치료법 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.