"생명의 첫 방" 고해상도 지도 완성…자간전증 위험 세포 찾았다

미국 연구진이 태아와 모체의 상호작용이 일어나는 '인간 모태경계면'의 고해상도 시공간적 세포 지도를 완성해 자간전증 등 임신 관련 질환의 발병 기전을 규명하고 위험을 예측할 길을 열었다.

미국 캘리포니아대학교 샌프란시스코(UCSF)의 리징징(Jingjing Li), 수잔 피셔(Susan J. Fisher) 공동 연구팀은 이 같은 내용의 연구 결과를 지난 8일(현지시간) 국제학술지 '네이처(Nature)'에 발표했다.

인간 모태경계면(maternal–fetal interface, MFI)은 임신 중 일시적으로 형성되는 조직이다. 모체의 탈락막 기질세포가 태반의 착상을 돕고, 태아의 영양막 세포가 침투할 수 있는 면역 관용 환경을 조성하는 역할을 한다.

연구팀은 대규모 단일 핵 전사체 및 염색질 접근성 분석 데이터와 함께, 마이크로미터 이하 해상도의 공간 전사체 및 다중 단백질 이미징 기술(CODEX)을 통합했다. 이를 통해 임신 초기부터 만삭까지 정상적인 임신 과정 전반에 걸친 모태경계면의 포괄적인 지도를 구축했다.

이 지도는 태아와 모체 영역에서 나타나는 세포 유형과 상태, 공간적 미세환경을 상세히 묘사한다. 또한 영양막 세포와 탈락막 기질세포의 분화를 유도하는 전사 프로그램을 재구성하고, 경계면을 구성하는 반복적인 구조 단위를 분석했다.

특히 연구팀은 영양막 세포가 자궁 나선동맥을 리모델링하는 과정에서 기존에 알려지지 않았던 동맥 내피세포의 상태 변화를 발견했다. 이를 기반으로 전사체 특성에 따라 영양막 세포의 침습성을 예측하는 머신러닝 모델도 개발했다.

또한 내인성 카나비노이드 신호전달 경로를 통해 영양막 세포의 침습을 억제하는 특정 탈락막 기질세포 아형을 찾아냈다. 연구팀은 완성된 지도와 전장유전체연관분석(GWAS) 데이터를 결합해 자간전증, 조산, 유산 등에 가장 취약한 모체 및 태아 세포를 특정하는 데 성공했다.

연구팀은 이번 연구가 인간 태반과 탈락막에 대한 포괄적인 공간 해상도 단일세포 다중오믹스 참조자료를 제공한다고 설명했다. 더불어 정상 및 비정상적 발달 과정을 해석하는 틀을 마련했다는 데 의의가 있다고 밝혔다.