사람 세포의 이용으로, 심혈관 질환(cardiovascular disease)에 있어 심장 혈류로 인해서 판막의 경화가 차단되는 방법이 글래스텐연구소(Gladstone Institutes)에 의해 발견되었다. 더욱이 문제가 생기면 소수 유전자의 스위치 조정으로 이 프로세스의 정정이 가능한 방법을 이 연구자들이 확인했다. 이번 발견은 심장마비와 뇌 일혈(heart attacks and stroke)의 원인이 되는 동맥 경화를 비롯한 관련 상태에 대해서도 의미가 있다.
혈류에 의한 NOTCH1 유전자 활성화로 항염증, 대동맥 판 석회화의 촉발
석회성 대동맥 판 질환(Calcific aortic valve disease, CAVD)은 미국만 해도 심장 질환의 세 번째 원인으로 1.5 백만 명에 달하는 사람이 고통 받고, 1000여 건의 심장 판막 대체 수술을 초래한다. CAVD는 노화에 따라 발병할 수 있는 것으로, 심장 판막(heart valves)이 칼슘을 생성하기 시작하고, 이로써 판막이 뼈처럼 경화되게 된다. 판막과 동맥의 석회화(calcification)에 심장의 혈류가 어떤 역할을 한다는 것이 알려진 것은 오래되었으나, 그 방법은 이해되지 않았었다.
학술지 Cell 에 실린 새로운 연구에서 건강한 판막이 뼈처럼 되는 일련의 이벤트들이 밝혀졌다. 이 논문의 선임 저자 스트리바스타바 (Deepak Srivastava) 박사 등은 이전에 NOTCH1이라고 하는 매스터 유전자의 두 사본 중 하나가 파괴되면 선천성 판막 결함과 CAVD가 초래된다는 것을 밝혔다.
이번 연구에서는 NOTCH1이 판막과 혈관의 내피 세포(endothelial cells)에서 센서처럼 작용하여, 이 세포 외부의 혈류를 감지하고, 이 정보를 세부 내부의 유전자 네트워크로 전달한다는 것을 밝혔다. 혈류에 의한 NOTCH1의 활성화로 도미노 효과가 초래되고, 유전자 네트워크의 수많은 다른 유전자들의 활성화가 촉발되어, 염증과 석회화의 억제로 이어진다는 것이다. 그러나 NOTCH1의 감소로 이 프로세스가 파괴되면, 이 세포들이 혼동하고, 뼈 세포처럼 작용하게 되어, 칼슘을 축적하고 치명적으로 판막이 경화되는 것이다.
이 연구팀은 줄기세포 기술의 이용으로, CAVD 환자 유래 내피 세포를 많이 만들어서, 건강한 세포와 비교하고, 판막 세포로의 분화에 따른 유전적 후성유전적 변화를 지도화했다. 유전자 시퀀싱(gene sequencing)과 스마트한 계산방법(computational methods)으로, 내피 세포에 대한 “근원적 코드(source code)”를 밝히고, 이 코드가 질환에 기여하는 방법이 밝혀졌다.
CAVD에서 파괴된 유전자 네트워크에 대한 이해로, 무엇을 수선해야 하는지와 이 질환 프로세스를 바로잡을 수 있는 새로운 치료법이 발견될 수 있다고 한다.
산더미 같은 데이터를 뒤져서, NOTCH1 돌연변이로 바뀌고, 또한 염증과 석회화를 정상적으로 차단하는 핵심 경로를 마비시키는 핵심 조절자 역할을 하는 세 개의 핵심 유전자가 발견되었다. 더욱이, 이들 세 유전자가 활성화되면, 그 네트워크의 다른 유전자 거의 모두가 정상화되는 것이 확인되었는데, 이는 CAVD에 대한 새로운 치료법을 의미한다고 한다. 이제 이 연구팀은 이 유전자 네트워크를 정상 상태로 회복시킬 수 있는 약물을 스크리닝하고 있다고 한다.
