이주영 기자 = 인간의 건강과 질병을 세포 수준에서 이해하기 위해 모든 유형 세포의 상세 정보가 담긴 데이터베이스를 구축하는 '인간 세포 지도'(HCA:Human Cell Atlas) 초기 초안이 완성됐다.
인간 소장 세포
[Grace Burgin, Noga Rogel & Moshe Biton, Klarman Cell Observatory, Broad Institute 제공. 재판매 및 DB 금지]
2016년부터 인체의 모든 세포 유형에 대한 생물학적 아틀라스를 구축해온 HCA 컨소시엄은 20일 지금까지의 연구 성과를 과학 저널 네이처(Nature)와 자매 학술지에 40여 편의 논문으로 공개했다고 밝혔다.
이들 논문에는 태반과 골격의 형성 과정, 뇌 성숙 과정의 변화, 새로운 장 및 혈관 세포 상태, 코로나19에 대한 폐 반응, 유전적 변이가 질병에 미치는 영향 등 다양한 성과가 포함돼 있다고 연구팀은 설명했다.
HCA 창립 공동의장인 영국 케임브리지 줄기세포 연구소 세라 테이크만 교수는 "인간 세포 지도는 건강한 인체에 대한 포괄적인 참조 지도, 즉 세포 생물학을 위한 '구글지도'를 만들어 건강과 질병의 근간이 되는 변화를 감지하고 이해하기 위한 기준을 구축하는 것"이라고 말했다.
이어 "조직 내의 특정 유전자, 메커니즘 및 세포 유형에 대한 새로운 통찰력을 통해 더 정밀한 진단, 혁신적인 약물 발견, 첨단 재생의학 접근법 등의 토대를 마련하고 있다"며 "이미 건강에 대한 우리의 이해를 변화시키고 있다"고 강조했다.
HCA 컨소시엄은 생명의 기본 단위인 모든 인간 세포에 대한 포괄적인 참조 지도를 만들기 위한 국제 협력 이니셔티브로, 2016년 챈 저커버그 재단, 영국 웰컴트러스트, 미국립보건원(NIH) 등의 지원으로 설립됐으며 102개국 3천600명 이상의 연구자가 참여하고 있다.
인간 폐 조직
[Nathan Richoz / University of Cambridge 제공. 재판매 및 DB 금지
연구팀은 사람 몸은 약 37조2천억 개의 세포로 구성돼 있으며 각 세포 유형은 고유 기능을 가지고 있다며 세포 수준에서 인체의 복잡성을 이해하는 것은 어려운 과제지만 의학 발전을 위해서는 매우 중요하다고 지적했다.
이들은 공개된 논문들은 세 가지 주요 영역에서 최근 성과를 잘 보여준다며 첫째로 세라 테이크만 교수팀 등이 두개골 뼈와 고관절, 무릎, 어깨 관절을 이루는 세포 등 인간 발달 조직에 대한 새로운 데이터를 생성한 점을 들었다.
이어 둘째로 발현 프로파일을 토대로 기계학습(machine learning)을 활용해 유사한 세포를 검색하는 방법 등 새로운 분석 도구를 개발했고, 셋째로는 특정 생물학적 시스템에 대한 데이터 통합 분석 기능을 제공할 수 있게 됐다고 밝혔다.
또 영국 생어 연구소 어맨다 올리버 박사팀은 입안 조직부터 식도, 위, 장, 결장에 이르는 위장관 아틀라스를 구축했다. 이 아틀라스에는 크론병 같은 염증성 질환을 앓고 있는 환자들의 데이터도 포함돼 있다.
스위스 취리히 연방 공대(ETH Zurich) 바버라 트로이틀라인 교수팀은 뇌 발달 과정을 연구할 수 있는 뇌 오르가노이드 세포 아틀라스를 개발했다.
연구팀은 이번 연구 결과는 HCA 세포 초안 지도를 구축하는 데 중요한 진전을 이룬 것으로 세포 다양성이 질병 치료에 대한 개인의 반응에 어떤 영향을 미치는지 밝히고 세포 수준에서 질병의 유전적 토대를 조사하는 데 기여하는 등 큰 활용 잠재력을 가지고 있다고 강조했다.
HCA 컨소시엄이 연구 중인 18가지 생물학적 네트워크
[Ania Hupalowska 제공. 재판매 및 DB 금지]
◆ 출처 : Nature
Sarah Teichmann et al., 'A multiomic atlas of human embryonic skeletal development', https:https://www.nature.com/articles/s41586-024-08189-z
Barbara Treutlein et al., 'An integrated transcriptomic cell atlas of human neural organoids', https:https://www.nature.com/articles/s41586-024-08172-8
Sarah Teichmann et al., 'Single-cell integration reveals metaplasia in inflammatory gut diseases', https:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07571-1
Aviv Regev et al., 'The Human Cell Atlas from a cell census to a unified foundation model', https:https://www.nature.com/articles/s41586-024-08338-4 등