심장 스스로 '우회 혈관' 만드는 원리 규명…중국 연구진

심장이 스스로 막힌 혈관을 우회하는 새 혈관을 만드는 원리가 밝혀졌다. 기존 학설과 달리 새 우회 혈관은 기존 동맥이 아니라 모세혈관에서 주로 생겨난다는 연구 결과가 나왔다.

8월21일(현지시간) 국제학술지 사이언스(Science)는 중국과학원 분자세포과학혁신센터 저우빈(周斌) 연구팀과 홍콩중문대 뤼아이란(呂愛蘭) 교수팀의 공동 연구를 온라인에 게재했다.

연구팀은 심근경색 뒤 새로 생기는 관상동맥 측부(우회) 혈관의 세포 기원을 추적했다. 관상동맥이 막히면 하류 심장 근육이 산소 부족으로 괴사하는데, 측부 혈관은 막힌 부위를 우회해 혈류를 대신 공급하는 '자연 우회로' 역할을 한다.

그동안 학계는 측부 혈관이 기존 소동맥이 확장·재형성되며 만들어진다고 봤다. 새 측부 혈관의 기원에 대해서는 기존 동맥 내피세포가 이동·증식해 재배열된다는 '동맥 재조립' 가설이 유력했다.

그러나 연구팀은 이 가설의 근거가 된 기존 유전자 추적 시스템이 일부 모세혈관 내피세포까지 함께 표지해 해석 오류를 낳았다고 지적했다. 이에 연구팀은 이중 재조합효소 기반의 고정밀 추적 도구와 세포 접촉을 기록하는 신노치(synNotch) 시스템을 새로 개발했다.

새 도구로 분석한 결과 새 측부 혈관의 대부분은 모세혈관 내피세포에서 유래했고, 기존 동맥 내피세포에서 나온 것은 소수에 그쳤다. 연구팀은 모세혈관 유래 측부 혈관을 제거하자 심근 섬유화가 심해지고 손상 부위가 커졌다며 이 혈관이 혈류 회복과 심장 재생에 핵심 역할을 한다고 설명했다.

기전 연구에서는 혈관내피성장인자A(VEGFA)가 핵심 조절 인자로 확인됐다. 연구팀은 변형 메신저리보핵산(modRNA) 기술로 VEGFA를 일시적으로 높게 발현시키자 기능성 동맥 형성이 촉진되고 심장 흉터가 줄며 심장 기능이 개선됐다고 밝혔다.

연구팀은 VEGFA가 전사인자 YY1을 활성화하고, YY1이 히스톤 메틸기전이효소 SETD1A를 끌어들여 H3K4 삼중메틸화를 유도한 뒤 노치(Notch) 신호의 하위 인자 HES1 전사를 촉진해 모세혈관을 동맥으로 바꾼다는 신호 경로를 규명했다.

저우빈 연구원과 뤼아이란 교수가 공동 교신저자다. 연구팀은 이번 성과가 관상동맥 측부 순환의 생물학적 기반을 새로 정의하고, 허혈성 심장질환 치료의 새로운 표적을 제시했다고 평가했다.