인체 세포지도, 공간·생애주기로 확장…AI 가상세포 연구 가속

인체를 이루는 세포의 종류와 상태를 밝히는 '인간 세포지도'(HCA) 연구가 공간·생애주기·인구집단 다양성으로 빠르게 확장하고 있다.

박종은 KAIST 의과학대학원 부교수는 국가생명공학정책연구센터가 28일 발간한 보고서에서 인간 세포지도 연구의 국제 동향과 한국의 발전 방향을 이같이 정리했다.

HCA는 2016년 10월 영국 런던에서 열린 국제회의에서 출범했다. 건강한 인체의 세포를 누구나 참고할 수 있는 지도로 만들어 발생과 질병, 세포 간 상호작용을 이해하는 것이 목표다.

2017년 10월 공개된 첫 백서는 주요 조직의 3000만~1억 개 세포를 분석하는 초안을 제안했다. 이후 간과 장, 혈액 등 여러 조직의 단일세포 연구가 이어졌고, 2023년 인간 폐 세포지도와 2024년 학술지 네이처의 논문 모음으로 개별 지도가 공통 참조지도로 발전했다.

최근 연구는 세포의 종류뿐 아니라 조직 내 배치와 시간에 따른 변화까지 담는 방향으로 나아가고 있다. 2023년 인간 장 연구는 단일핵 전사체와 공간 단백질 영상을 결합해 세포들이 이루는 이웃 관계를 분석했다.

2025년에는 아시아 여러 인구집단의 건강한 사람을 포함한 다국가 면역세포 지도(AIDA)가 발표됐다. 이 연구에는 성균관대 박웅양 교수가 공동교신저자로 참여해 인구집단과 연령, 성별에 따른 면역세포 차이를 조사했다.

AI의 역할도 커지고 있다. 수천만 개 세포 데이터를 미리 학습한 '파운데이션 모델'이 등장했고, 아직 실험하지 않은 조건에서 세포 반응을 예측하는 '가상세포' 연구로 이어지고 있다.

박 교수는 "세포지도는 인체를 설명하는 참조자료이자 질병 기전을 탐색하고 치료 전략을 시험하는 연구 기반으로 발전할 것"이라고 전망했다.

한국의 세포지도 연구는 임상 조직을 활용한 질병 연구와 줄기세포·재생 연구, 아시아 인구집단 다양성 연구를 중심으로 발전하고 있다. 국내 연구진이 구축한 공간 단일세포 전사체 데이터베이스 HISSTA와 2024년 시작된 국가 통합 바이오 빅데이터 구축 사업도 연구 기반을 넓히고 있다.

박 교수는 "중요한 연구 질문을 중심으로 자료를 모으고 관찰과 기능 검증을 연결하며 결과를 다시 활용할 수 있는 형태로 공유하는 것이 핵심 과제"라고 강조했다.