이화여자대학교 소식
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약학대학 이윤실·박소연 교수팀, 새로운 치료 타겟 GTSE1 매개 섬유화 발병 기전 규명
약학대학 섬유화질환 제어 연구센터(MRC) 이윤실 교수팀이 폐섬유증을 치료할 수 있는 새로운 치료 타깃을 개발해 치료 효능을 검증하고 임상적용 가능성을 밝혔다. 해당 연구 결과를 담은 논문 「GTSE1-driven ZEB1 stabilization promotes pulmonary fibrosis through the epithelial-to-mesenchymal transition」은 세계적인 권위를 자랑하는 학술지 <Molecular Therapy (유전학 및 유전 분야 상위 2.6%)>에 9월 27일(금) 게재됐다. (왼쪽부터) 진희 연구교수, 박소연 조교수, 이윤실 교수 장기가 딱딱해지면서 본래의 기능을 잃게 만드는 섬유화 질환은 노인에게서 발병률이 급격히 증가하는 질환으로, 전 세계적인 인구 고령화로 인해 최근 더욱 주목받고 있다. 특히 폐섬유증은 공기 중 미세먼지, 독성 물질, 코로나19 같은 감염병 등 다양한 요인으로 인해 발생할 수 있으며, 항암 치료 시 방사선에 반복적으로 노출되거나 원인이 뚜렷하지 않은 경우에도 나타나곤 한다. 원인은 각기 다르지만, 공통적으로 폐세포가 손상된 후 회복 능력을 상실하여 장기가 제대로 복구되지 못하면 콜라겐과 같은 세포외기질단백질이 쌓이고 섬유증이 진행되면서 폐가 점점 단단해지고, 결국 호흡곤란을 일으키는 것으로 알려져 있다. 폐섬유증 치료제로 허가받은 약물이 있기는 하지만, 폐섬유증을 완치시킬 수 있는 극적인 치료제는 현재까지 없는 상황이다. 섬유화질환 제어 연구센터(MRC) 센터장 이윤실 교수는 2020년 폐섬유화 질환에서만 특이적으로 나타나는 바이오마커 GTSE1(G2 and S phase-expressed protein 1)을 발견하였고, 본교 약학대학이 보유한 RNA 나노입자 전달 기술을 활용하여 GTSE1이 새로운 치료 표적이 될 수 있는 가능성을 이혁진 교수와 공동으로 <Advanced Functional Materials>(2022)에 보고한 바 있다. 하지만 당시에는 GTSE1가 폐섬유화를 일으키는 정확한 분자 메커니즘이 불분명하였고, 실제 환자들에게서 어떠한 의미가 있을지 잠재적인 임상적 의미는 밝혀지지 않았다. 이에 대한 후속연구로서 발표한 본 연구에서 이윤실 교수(교신저자)는 진희 연구교수(공동1저자), 박소연 조교수(공동1저자)와 함께 GTSE1이 실제 폐섬유화 환자에게서 의미 있는 치료가 될 수 있는지 밝혔다. 본 연구는 GTSE1이 폐섬유화 질환의 발병과 악성화에 기여하는 분자생물학적 기전을 실험적으로 검증했다는 점에서 그 의의가 크다. 본 연구에서는 특발성 폐섬유증(IPF; Idiopathic pulmonary fibrosis) 환자의 유전체 데이터를 분석했다. 그 결과 정상 폐 조직에서는 GTSE1의 발현이 거의 나타나지 않지만, IPF 환자의 폐 조직에서 증가한다는 것을 발견했고, 따라서 IPF 환자 조직과 폐섬유증 마우스 모델을 사용하여 GTSE1의 생물학적 역할과 하위 경로를 탐구했다. 종합적인 생물정보학 분석 결과, IPF에서의 GTSE1 증가가 상피-간엽 전이(EMT; Epithelial-to-mesenchymal transition) 유전자 시그니처의 강화와 연관이 있음을 밝혔으며, 이를 기반으로 GTSE1과 EMT 전사인자 간의 잠재적 상호작용을 연구하였다. 연구 결과, EMT을 유도하는 주요 전사조절인자로 알려진 ZEB1(Zinc-finger E-box-binding homeobox 1)은 인산화를 통해 단백질의 안정성이 조절되는데, GTSE1은 안정성이 낮은 ZEB1에 선호적으로 결합하여 ZEB1의 분해를 억제한다는 사실을 증명했다. 섬유화 진행 과정에서 GTSE1의 발현을 획득한 폐상피세포는 EMT를 통해 세포외기질을 과도하게 만들어 내는 세포로 변모하여 섬유화를 악화시킨다. 또한 연구팀은 이렇게 GTSE1을 발현하는 문제적 세포를 제거하면 섬유화 증상이 호전되는 것을 확인했다. 정상 폐의 폐포에는 상피세포가 서로 단단한 장벽을 이루면서 동시에 산소/이산화탄소 교환이 원활한 구조를 가지고 있다. 하지만 섬유화 과정에서 상피세포가 GTSE1 발현을 획득하게 되면, ZEB1이라는 전사조절인자의 단백질 안정도를 높여 상피간엽이행(EMT)이 일어나게 된다. 이를 통해 변모된 세포는 지속적으로, 그리고 과도하게 세포외기질 단백질을 생산하여 폐를 딱딱하게 굳게 하고 원활한 기체 교환을 방해한다. 본 연구에서는 GTSE1 매개 병리적 EMT를 타깃하면 폐섬유증을 치료할 수 있음을 증명하였다. EMT는 섬유화 질환뿐만 아니라 암과 같은 질환에서도 중요한 기전이나, 이와 동시에 건강한 조직의 항상성 유지에도 중요한 기능을 하는 것으로 알려져 있어 EMT 자체를 치료 타겟으로 하는 것은 부작용의 위험이 큰 것으로 여겨지고 있었다. 이러한 상황에서 본 연구에서 제시하는 GTSE1을 치료 타깃으로 하는 것은, 질병에 기여하는 EMT만 선택적으로 제어할 수 있다는 점에서 학문적 의의가 크다. 또한 IPF 환자와 폐섬유증 마우스 조직에서 ZEB1 단백질의 수준은 GTSE1 단백질 수준 및 콜라겐 축적량, 즉 섬유화의 중증도를 대변하는 바이오마커라는 것을 검증했다. 종합적으로, 이번 연구를 통해 GTSE1-ZEB1 신호축이 폐섬유증 발병 및 진행 과정에서 병리적 EMT의 특징을 주도하는 새로운 인자임을 규명하였으며, 이러한 치료 전략이 향후 폐섬유증을 치료하는 새로운 전략이 될 수 있다는 가능성을 열었다. 본 연구는 한국연구재단(선도연구센터, 창의도전과제, STEAM연구사업) 및 2024년 이화여자대학교 신임교수 연구비 지원을 통해 수행됐다.
글로벌 리더와 만나다: '기후·자연·개발' 간담회 개최
김은미 총장, 데이비드 래미 英외무장관, 김상협 2050 탄녹위 공동위원장 '기후·자연·개발' 주제로 대담 본교 김은미 총장과 데이비드 래미(David Lammy) 영국 외무장관, 김상협 2050 탄소중립녹색성장위원회(이하 탄녹위) 공동위원장은 10월 21일(월) 오후 2시 중강당에서 '기후·자연·개발'을 주제로 대담을 나눴다. 이번 간담회는 안보협력 강화를 논의하기 위해 한국을 방문한 데이비드 래미 외무장관이 기후변화와 관련해 다양한 연구 및 사회공헌에 앞장서고 있는 본교 방문을 희망하여 성사됐다. 본교는 국내 최초로 환경 및 신재생에너지 관련 전공을 설립하고, 국제 기후리스크 관리모형 개발을 추진하는 등 기후변화 대응 및 탄소중립 목표 이행을 위해 적극적인 행보를 펼치고 있다. 이번 간담회는 기후 위기에 대처하기 위한 양국의 행보를 공유하고, 한국 대학의 기후변화 연구 및 실천을 독려하기 위해 마련됐다. 김은미 총장이 좌장을 맡아 파이어사이드챗(Fireside Chat) 형식으로 진행된 이날 행사는 정기용 외교부 기후변화대사, 외교부 및 GGGI·GCF·SFOC 등 유관기관 인사를 비롯해 신경식 연구대외부총장, Brendan M. Howe 국제대학원장, 김인한 국제처장 등 교내 보직자, 그리고 국제대학원 및 정치외교학과 소속 재학생 등 200여 명이 참석한 가운데 성황리에 개최됐다. 좌담회에서 데이비드 래미 장관은 “새로운 영국 정부는 기후와 자연 위기를 해결하기 위해 역할을 다할 것”이라며 “이는 안보에 중요하며 거대한 성장의 기회이기도 하다"고 밝혔다. 기후·자연·개발은 영국 정부의 최우선 과제 중 하나로, 영국은 지난 10월 1일 마지막 화력발전소의 가동을 완전히 중단했다. 이로써 세계 첫 석탄 발전으로 제1차 산업혁명을 이뤘던 영국의 화력 발전 역사는 142년 만에 막을 내렸다. 석탄 시대에 종지부를 찍은 것은 주요 7개국(G7) 중에서도 처음이다. 이어 "기후와 자연 문제로 갈등이 치열한 글로벌 사우스(Global South·주로 남반구에 위치한 신흥국과 개도국을 통칭) 국가와 세계 각국이 더 많은 파트너십을 맺어야 한다"고 공조의 중요성을 피력했다. 특히 원조 수혜국에서 선진 경제국으로 전환하고 현재 경제협력개발기구(OECD) 개발원조위원회(DAC) 10대 공여국으로 도약한 한국의 저력을 강조하며 "해상 풍력 분야에서 영국이 이룬 실적과 재산림화를 위한 한국의 여정을 통해 우리는 서로에게서 배울 수 있는 엄청난 기회를 갖고 있다"며 양국의 국제협력에 대한 기대감을 내보였다. (왼쪽부터) 김은미 총장, 데이비드 래미 영 외무장관, 김상협 2050 탄녹위 민간위원장 김상협 2050 탄녹위 공동위원장은 기후 위기 문제에 가장 먼저 경종을 울리며 탄소 배출량 감축, 재생에너지 산업 투자 등을 선도해 온 영국의 성과와 함께 “한국은 2008년 대통령 직속 녹색성장위원회를 설립한 이래 그린뉴딜 정책에 50조 원 이상을 투자하고 2012년에는 아시아 최초로 전국 단위의 배출권 거래제를 법제화하는 등 기후변화 대응에 앞장서 왔다”고 소개했다. 이어 “재생에너지와 원자력 등 청정에너지원의 확대에 힘입어 한국은 온실가스 감축에 앞장서고 있으며, SMR·해상풍력·그린수소·CCUS·인공지능 등 첨단 기술을 통해 대한민국의 산업을 친환경화하기 위해 노력하고 있다”고 말했다. “그렇지만 기후 문제는 국내의 노력만으로는 해결할 수 없으며 글로벌 협력이 필수적인 사안으로, 영국과 같은 기후선진국과의 전략적 파트너십이 핵심”이라고 기후 변화 분야에 있어 양국 협력의 중요성을 강조했다. 김은미 총장은 "이화는 환경 및 신재생에너지 관련 전공을 한국에서 최초로 설립한 학교라는 자긍심을 갖고 있으며, 기후 변화와 관련한 다양한 연구 활동 및 사회공헌 활동에 앞장서고 있다"고 전했다. 이어 "오늘 대담을 계기로 한국 대학에서 기후 변화에 대응하는 연구 및 실천이 활발하게 이뤄지길 바란다"고 밝혔다. 패널 발표에 이어 본교 국제대학원 및 정치외교학과 재학생과의 질의응답이 펼쳐졌다. 학생들은 미 대선 결과가 국제 기후 협력에 미칠 영향, 저개발 국가들을 위해 어떤 활동을 할 수 있을지 등 다양한 질문을 던졌다. 래미 장관은 “개인, 지역사회, 지방 정부, 국가, 글로벌 등 모든 수준에서 기후 행동에 대한 주인의식을 가져야 하며, 이를 위해 가장 좋은 방법은 좋은 교육, 특히 고등 교육을 받는 것”이라고 강조하고 “이화여대는 기후 변화와 관련해 고등교육기관으로서 훌륭하고 멋진 이니셔티브를 보여주고 있다”고 밝혀 큰 박수를 받았다. 본교는 2017년 기후·에너지시스템공학전공을 신설하고, 한국연구재단 이공분야 대학중점연구소(기후·환경변화예측연구센터) 및 기상청 기상·기후 데이터 융합분석 특성화대학원에 연이어 선정되며 관련 분야 교육·연구 역량 강화를 위해 지속적으로 노력해 왔다. 또한 2021년에는 금융감독원, 주요 국내기업, 주한 영국대사관과 함께 국제 기후리스크 관리모형 ‘프론티어-1.5D’ 개발을 추진하는 등 기후 변화 연구를 선도하며 ‘지속가능 사회를 선도하는 창의 혁신 플랫폼’으로서 역할을 다하고 있다.
