아기 호르몬 이상 원인 찾았다…줄기세포로 부신 분화 재현

인간 유도만능줄기세포(hiPSC)를 이용해 태아의 부신피질이 기능별로 나뉘는 전 과정을 재현하고, 그 핵심 조절 기전을 규명한 연구 결과가 나왔다.

10일(현지시간) 중국 바이오 전문매체 바이오온에 따르면, 국제 학술지 '셀 스템 셀(Cell Stem Cell)'에 게재된 한 연구는 RSPO3 분자가 촉발하는 '윈트(WNT) 신호'와 부신피질자극호르몬(ACTH)이 부신피질 세포를 층별로 전환시키는 과정을 밝혔다. 또한 'NR0B1' 유전자가 태아기 구역의 조기 발생을 막는 핵심 인자임을 발견했다.

이번 연구는 신생아에게 나타나는 선천성 부신 형성부전의 원인을 설명한다. 이 질환을 앓는 아기는 저나트륨, 고칼륨혈증, 저혈압 증세를 보이며, 부신피질이 정상적인 층 구조 없이 태아기 세포와 유사한 덩어리로만 존재해 코르티솔을 충분히 생산하지 못한다.

연구팀은 부신 오가노이드(장기유사체) 배양 과정에서 'CD10' 표지를 가진 세포군이 자발적으로 생성되는 것을 발견했다. 이 세포군은 태아 부신의 가장 바깥층인 '정의 구역' 세포와 매우 유사했으며, 캡슐 유사 세포가 분비하는 RSPO3 분자에 의해 활성화된 윈트 신호에 전적으로 의존해 형성됐다.

정의 구역 세포는 RSPO3와 ACTH 호르몬에 동시에 노출되자 코르티솔을 생산하는 중간층 '전환 구역' 세포로 분화했다. 이후 RSPO3 공급이 중단되고 ACTH만 남은 환경에서는 안드로겐을 대량 합성하는 가장 안쪽 '태아 구역' 세포로 최종 성숙했다. 이는 명확한 순차적 분화 과정을 보여준다.

연구진은 정의 구역 세포에서 NR0B1과 GATA6 전사 인자가 특히 활발하다는 점에 주목했다. 이 중 NR0B1 유전자에 돌연변이가 생기면 선천성 부신 형성부전이 발생한다. 실제로 연구에서 NR0B1 유전자를 제거하자, 부신피질 전구세포는 정의 구역을 건너뛰고 곧바로 태아 구역 세포로 분화하며 안드로겐을 대량 생산했다. 이는 환자의 병리학적 특징과 정확히 일치하는 결과다.

연구의 기능성을 입증하기 위해, 정의 구역 유사 세포와 캡슐 유사 세포를 면역결핍 쥐의 신장 피막 아래에 이식했다. 2개월 후 이식된 조직은 3개 기능층을 갖춘 구조로 자리 잡았으며, ACTH를 주사하자 혈중 코르티솔과 안드로겐 수치가 뚜렷하게 증가해 완전한 호르몬 반응 능력을 갖췄음을 확인했다.

이번 연구는 인간 줄기세포를 통해 태아기 부신피질의 분화 과정을 완벽하게 재현했다. 이를 통해 구축된 오가노이드 플랫폼은 부신 관련 질환의 병태생리를 이해하고 재생 치료법을 개발하는 데 중요한 도구로 활용될 전망이다.