서울대병원 연구팀이 소아 뇌혈관 질환인 모야모야병(Moyamoya Disease, MMD)을 혈액 검사만으로 조기에 진단하고, 치료 반응을 예측할 수 있는 새로운 바이오마커를 발견했다.
서울대병원 소아신경외과 김승기 교수, 주식회사 제이엘케이 고은정 박사, 소아암·희귀질환지원사업단 최승아 연구교수로 구성된 연구팀은 연구팀은 소아 모야모야병 환자의 혈장을 분석해, miR-512-3p라는 특정 마이크로RNA(miRNA)의 수치가 모야모야병 환자에서 대조군에 비해 현저히 높다는 사실을 밝혀냈다. 이 바이오마커는 비정상적인 혈관 생성과 밀접하게 연관되어 있다.
모야모야병은 특별한 원인 없이 대뇌에 혈액을 공급하는 내경동맥의 가지치는 부위 혈관이 서서히 좁아지는 만성 진행성 뇌혈관 질환이다. 이로 인해 혈류가 부족해지고, 부족한 혈류를 보충하려는 비정상적인 미세 혈관들이 자라나지만, 이 혈관들은 혈액을 충분히 공급하지 못하고 터지기 쉬워 뇌경색이나 뇌출혈과 같은 심각한 소아 뇌졸중을 유발하기도 한다.
서울대병원 소아신경외과 김승기 교수, 주식회사 제이엘케이 고은정 박사, 소아암·희귀질환지원사업단 최승아 연구교수로 구성된 연구팀은 연구팀은 소아 모야모야병 환자의 혈장을 분석해, miR-512-3p라는 특정 마이크로RNA(miRNA)의 수치가 모야모야병 환자에서 대조군에 비해 현저히 높다는 사실을 밝혀냈다. 이 바이오마커는 비정상적인 혈관 생성과 밀접하게 연관되어 있다.
모야모야병은 특별한 원인 없이 대뇌에 혈액을 공급하는 내경동맥의 가지치는 부위 혈관이 서서히 좁아지는 만성 진행성 뇌혈관 질환이다. 이로 인해 혈류가 부족해지고, 부족한 혈류를 보충하려는 비정상적인 미세 혈관들이 자라나지만, 이 혈관들은 혈액을 충분히 공급하지 못하고 터지기 쉬워 뇌경색이나 뇌출혈과 같은 심각한 소아 뇌졸중을 유발하기도 한다.
지금까지 모야모야병을 확진하기 위해서는 침습적인 뇌혈관 조영술이 표준적인 검사였다. 자기공명영상(MRI) 그리고 자기공명혈관조영술(MRA) 같은 비침습적 검사도 있지만, 혈관 협착이 과장되게 나타나는 경우가 있고 뇌기저부의 모야모야 혈관을 자세히 평가하기 어려워 조기 진단과 질병의 진행 상태를 정밀하게 파악하는 데 한계가 있었다. 이에 따라 액체 생검(혈액 등 체액을 통한 진단)의 필요성이 꾸준히 제기돼 왔다.
연구팀은 모야모야병 환자 23명과 건강한 대조군 13명의 혈액에서 세포외소포(Extracellular Vesicles, EV)를 분석해 miR-512-3p라는 바이오마커를 발견했다. 세포외소포는 세포에서 방출되는 작은 입자로, miRNA와 같은 유전자 정보를 포함하고 있으며, 세포 간 신호 전달과 물질 전달에 중요한 역할을 한다.
연구 결과, miR-512-3p의 발현 수치가 모야모야병 환자에서 대조군에 비해 통계적으로 유의미하게 높았다. 또한, miR-512-3p가 혈관 형성 조절 경로인 RHOA 신호 전달계에 작용해, ‘ARHGEF3’ 유전자의 발현을 억제함으로써 정상적인 혈관 생성을 방해함을 확인했다.
이 밖에도 연구팀은 miR-512-3p의 기능을 억제함으로써 혈관 형성 기능이 향상되는지 확인했다. 실험에서 miR-512-3p를 억제한 결과, 혈관 형성을 촉진하는 신호 경로인 GTPase 활성이 2.3배 증가했으며, 혈관내피전구세포(Endothelial Colony Forming Cells, ECFCs)에서 혈관 형성 능력이 1.7배 향상된 결과가 확인됐다. 이는 miR-512-3p가 모야모야병의 진단 마커일 뿐만 아니라, 치료 표적으로도 쓰일 수 있음을 뜻한다.
연구팀은 모야모야병 환자 23명과 건강한 대조군 13명의 혈액에서 세포외소포(Extracellular Vesicles, EV)를 분석해 miR-512-3p라는 바이오마커를 발견했다. 세포외소포는 세포에서 방출되는 작은 입자로, miRNA와 같은 유전자 정보를 포함하고 있으며, 세포 간 신호 전달과 물질 전달에 중요한 역할을 한다.
연구 결과, miR-512-3p의 발현 수치가 모야모야병 환자에서 대조군에 비해 통계적으로 유의미하게 높았다. 또한, miR-512-3p가 혈관 형성 조절 경로인 RHOA 신호 전달계에 작용해, ‘ARHGEF3’ 유전자의 발현을 억제함으로써 정상적인 혈관 생성을 방해함을 확인했다.
이 밖에도 연구팀은 miR-512-3p의 기능을 억제함으로써 혈관 형성 기능이 향상되는지 확인했다. 실험에서 miR-512-3p를 억제한 결과, 혈관 형성을 촉진하는 신호 경로인 GTPase 활성이 2.3배 증가했으며, 혈관내피전구세포(Endothelial Colony Forming Cells, ECFCs)에서 혈관 형성 능력이 1.7배 향상된 결과가 확인됐다. 이는 miR-512-3p가 모야모야병의 진단 마커일 뿐만 아니라, 치료 표적으로도 쓰일 수 있음을 뜻한다.
서울대병원 김승기 교수(소아신경외과)는 “이번 연구는 혈액 검사를 통해 모야모야병의 조기 진단이 가능하다는 것을 입증했다”며 “이 바이오마커를 활용해 소아 환자들이 혈액 검사만으로 질병을 조기에 진단받고, 맞춤형 치료를 받을 수 있기를 기대한다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단, 서울대병원 연구기금, 이건희 소아암‧희귀질환 극복사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 최신호에 게재됐다. 또한, 이번 연구 성과는 miR-512-3p 발현 수치를 통해 모야모야병을 진단하고, ‘ARHGEF3’ 유전자를 활용한 치료제 스크리닝 방법에 대한 기술로 국내 특허 등록이 완료됐다.