[팜뉴스=김응민 기자] 조혈 작용에서 필수적인 역할을 담당하는 혈소판의 모(母)세포 '거대핵세포'를 분자 단위로 연구한 결과가 발표되면서 학계의 주목을 받고 있다. 혈소판은 인공혈액에서 핵심적인 역할을 담당하며 감염, 당뇨, 노화 등에도 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

한국생명공학연구원 노화융합연구단 노지윤 선임연구원은 지난 10일 강원도 정선 하이원리조트 마운트플라자에서 열린 2024 제9회 하이원 신약개발 심포지아에서 '거대핵세포 분화의 분자적 메커니즘 규명과 줄기세포유래 혈소판 생성에서의 응용'이라는 주제로 발표를 진행했다.

혈소판은 혈구의 일종으로 상처가 생겼을 때 혈액을 응고시켜 피가 멎게 해주는 역할을 한다. 골수 내에서 조혈모세포가 분화해 직접 만들어지는 적혈구 및 백혈구와 달리, 골수 내에서 '거대핵세포(megakaryocyte)'의 세포질 일부가 쪼개져 혈액으로 방출되면서 생성된다.

보통 혈소판의 크기는 0.5-2.5μm 정도로 혈액 1리터당 약 150~370x10⁹개 정도 존재하며, 성인의 경우 하루에 체중 1kg당 20억개 정도의 혈소판을 생성한다.

주목할 점은 혈소판이 인공혈액 제제에 있어 매우 중요한 역할을 담당하고 있다는 것이다.

노지윤 선임연구원은 "혈액 분화법 구축을 통해 줄기세포유래 적혈구 또는 혈소판을 생산하는 것이 가능하며 이는 머지않은 미래에 현재 이뤄지고 있는 공여자 기반 수혈 제제를 대체할 수단이 될 것으로 기대를 모으고 있다"라고 말했다.

이어 "실제로 일본과 영국에서 이미 이 같은 세포기반 인공혈액제제의 임상 시험이 시작됐다"라며 "다만, 시험관에서 적혈구와 혈소판을 분화시키는 방법은 기존에 많이 구축됐지만 분자 수준의 기전 연구와 이를 반영한 혈액 생산의 핵심기술 개발은 아직 미미한 상황"이라고 덧붙였다.

연구진이 혈소판 모세포인 '거대핵세포(megakaryocyte)' 분화의 분자적 기전을 연구한 배경이다. 그는 해당 연구를 통해 생리적 수준의 거대핵세포 분화를 유도하고 혈소판 생산 수율을 높이는 것에 기여할 수 있을 것으로 기대했다.

실제로 거대핵세포 형성(Megakaryopoiesis)에 대한 연구는 혈소판 감소증을 유발하는 특정 유전 질환들을 중심으로 이루어져 왔으며, 그 외에도 감염, 당뇨, 노화 등도 혈소판 분화에 영향을 미칠 수 있다.

노 선임연구원은 "티오레독신-결합 단백질(thioredoxin-interacting protein, 이하 TXNIP)은 세포 내 산화적 스트레스 조절뿐 아니라 세포막의 당수송체(glucose transporter, GLUT)의 발현량을 조절하여 세포 대사에 핵심적인 역할을 한다"라고 설명했다.

그러면서 "본 연구진은 TXNIP 녹아웃(Txnip-/-) 마우스에서 노화가 진행될수록 WT의 절반 수준으로 혈소판이 감소하는 것을 관찰했다"라고 덧붙였다.

구체적으로 살펴보면, TXNIP이 결손된 거대핵세포는 AKT의 phosphorylation과 glucose uptake가 증가됐고 그 결과 거대핵세포 초기 분화의 핵심 기전인 미토콘드리아 ROS 및 미토콘드리아 호흡은 상대적으로 저해됐다.

또한 RNA Sequencing 분석 결과, 녹아웃 세포에서 산화적 스트레스 및 apoptosis 유전자들이 증가하는 것으로 나타났고, 특히 거대핵세포 분화의 핵심 전사인자인 GATA1 의 타겟 유전자들이 유의적으로 증가했다.

노 선임연구원은 "최근 골수 내 거대세포는 megakaryocyte-erythroid progenitor뿐 아니라 조혈줄기세포에서 직접 분화할 수 있다는 것이 알려지고 있다"라며 "흥미롭게도 Txnip-/- 마우스의 골수 세포 FACS분석 결과 이러한 CD41+ HSC가 유의적으로 감소했고, 골수의 면역조직화학 분석 결과 거대세포의 현저한 감소를 확인할 수 있었다"라고 전했다.

이어 "결론적으로 이번 연구 결과를 통해 생리적 수준의 거대핵세포 분화를 위한 핵심 조절 인자로 TXNIP를 제시했다"라며" 추후에 후속 연구에서 이를 시험관 내 거대핵세포 분화 및 혈소판 생산 연구에 적용해 볼 예정"이라고 덧붙였다.