[헬스코리아뉴스 / 서정필] 혈관 내피세포의 노화를 조절하는 핵심유전자 발현지도가 구축됐다.
건국대학교 의학전문대학원 의학과 김성영 교수(사진)팀은 자체 개발한 인공지능 알고리즘을 이용해 새로운 혈관노화 관련 핵심인자와 생물 경로를 발굴하고 이를 유전자 발현지도로 정리했다.
지금까지는 혈관이 어떻게 늙어 가는지에 대한 해석과 노인성 혈관 질환의 분자생물학적 기전이 명확히 밝혀지지 않았었다는 점에서 이번 연구 결과는 향후 노인성 혈관 질환 치료의 가능성을 열 것이란 기대를 받고 있다.
연구팀은 자체 개발한 기계학습 기반 메타분석 알고리즘(MLMA, machine learning-based meta-analytic methods)을 이용해 혈관 노화의 특이적 전사체 지도를 완성했다.
메타분석은 독립적이지만 유사한 관련 연구들의 데이터의 통계량을 통합해 결과의 일관성을 평가하고 통계적 정확성과 검증력을 높이는 통계기법이다. 또 개별 연구들에서 간과했던 중요한 다른 결과변수에 대한 효과 추정치를 산출할 수 있게 된다.
연구팀은 개별 생물경로 기반 기계학습 알고리즘을 메타분석과 결합시켜 보다 일관성을 확보할 수 있는 새로운 형태의 인공지능 메타분석 알고리즘을 개발, 이를 이용해 새롭게 혈관 노화 관련 400개의 차별 유전자와 36개의 핵심 유전자와 관련 생물 경로를 찾아냈다.
연구팀은 특히 새롭게 발굴한 생물경로 중 특히 단일탄소 대사의 핵심 대사 경로인 세린 아미노산 생합성의 대사에 관여하는 효소 PHGDH가 혈관내피세포 노화에 매우 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.
PHGDH는 개입단계(committed step) 효소, 즉 대사의 분지점에서 발생하는 돌이킬 수 없는 효소 반응에 관여하는 효소로 대사 조절 경로의 핵심 경로다. 단일탄소 대사는 지질, 핵산, 단백질 등의 생합성에 변화를 일으키고, 산화 환원 상태(redox status) 및 메틸화 반응에 대한 기질의 변화 등 체내 다양한 대사 변화를 초래한다.
연구를 이끈 김성영 교수는 “현재 단일탄소대사를 표적으로 하는 많은 항암제들이 활발히 연구되고 있는 상황”이라며 “이러한 새로운 발견들은 현재 쓰이고 있는 임상 약제를 이용한 노인성 혈관 질환의 제어에 매우 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다”고 말했다.
연구결과는 노화 분야 세계 최고 권위지인 ARR(Ageing Res. Rev)지 2021년 1월호 온라인판에 소개됐으며 포스텍 ‘한국을 빛낸 사람들’(한빛사) 에서 선정한 ‘high impact journal’에도 등재됐다.
