(왼쪽부터) 박유진 연구교수, 방명걸 교수

동물생명공학과 방명걸 교수, 박유진 생명환경연구원 연구교수가 통합오믹스 분석을 통해 일상생활에서 쉽게 노출 될 수 있는 환경호르몬이 면역계 변화를 일으키고 이에 따라 질병이 발생할 수 있음을 규명했다. 다중 생물학적 매트릭스에서 통합 오믹스 접근법을 면역시스템에 적용되어 환경호르몬 노출에 따른 면역시스템의 전체적인 변화를 스크리닝하고 환경호르몬 노출에 따른 면역체계의 분자, 세포, 조직 등의 상호작용 변화 및 다양한 질병발생의 원인을 밝힐 수 있을 것으로 기대된다. 

동물생명공학과 방명걸 교수 연구팀이 일상생활에서 쉽게 노출 될 수 있는 대표적인 내분비교란물질인(EDCs, Endocrine Disrupting Chemicals)의 질병발생 원인이 전체적인 면역시스템의 변화와 관련이 있음을 밝혔다. 

EDCs 노출로 인해 남성 및 여성의 생식장애, 비만, 당뇨병, 고혈압 및 신경 발달장애등의 다양한 비전염성질병(NCDs, non-communicable diseases)이 발생한다는 연구들은 존재하지만, EDCs 노출 후 면역체계의 흉선 및 췌장 등 기관의 변화부터 세포 수준까지 관찰 하였을 때, T세포 수용체의 신호전달 경로가 EDCs의 고유한 표적임을 밝혔으며, 이 신호전달 이상으로 인해 다양한 질병이 발생할 수 있음을 밝혔다.

많은 EDCs 중 비스페놀 A (BPA)는 신체의 화학적 신호를 조절하는 스테로이드 호르몬과 구조적으로 유사하며, 에스트로겐의 생체전환 대사 활성을 높여서 활성산소 종을 생성하고, 세포 사멸 및 면역반응 조절인자인 사이토카인의 이상발현을 유도하여 면역시스템을 붕괴시킨다.

다중 EDC 노출에 따른 면역체계 변화 및 질병발생 기작 모식도

방명걸 교수 연구팀은 사춘기 동안 BPA에 노출된 생쥐의 면역 기관 및 면역세포의 변화 및 이에 따른 질병 발생기작을 다중 오믹스 분석으로 관찰하였다. 미국 환경보호기관(U.S. Environmental Protection Agency)에서 정의한 유해영향을 주는 가장 최저 농도의 BPA에 노출 시킨 후 흉선 및 췌장에서 전사체 분석을 진행하였을 때 두 기관에서 공통적으로 T세포수용체의 활성과 관련된 유전자들의 이상 발현이 관찰되었다. T세포의 단백체 분석 및 사이토카인 프로파일링 분석을 통해 T세포 수용체 활성 관련 단백질들의 발현 증가 양상 및 이에 따른 T세포의 조기활성이 관찰되었으며, 염증유발/종양유발 및 혈관신생 인자를 자극하는 사이토카인들이 증가함을 관찰하였다. 흉선 및 췌장은 T세포의 분화 및 발달이 일어나는 주요 기관이므로, EDCs 노출을 통한 면역체계의 반응 및 이에 따른 질병 발생은 T세포의 발달 및 분화단계에서 T세포 수용체 관련 유전자 및 단백질의 발현이상으로부터 시작되며, 이는 비정상적인 T세포 신호전달을 유도하여 면역시스템의 비정상적으로 과도하게 활성화되고, 사이토카인 프로파일링을 변경하여 자가 면역질환이나 암을 유발할 수 있음을 강조했다. 

이공분야 대학중점연구소 사업의 지원을 받아 시행된 이번 연구에는 우리 대학 생명환경연구원의 박유진 연구교수가 제1저자, 방명걸 교수가 교신저자로 참여했다. 보다 상세한 연구 성과는 인용지수(IF, Impact Factor) 9.988인 학술지 Environmental Pollution에 9월 1일 출판된 논문을 통해 확인 가능하다. 

방 교수는 “이번연구는 시스템적 수준에서 내분비교란물질이 유도하는 면역이상 반응의 상세한 메커니즘을 이해하기 위한 기반을 구축한 것이라고 볼 수 있으며, 향후 내분비교란물질의 노출에 따른 다양한 비전염성 만성질환의 발생 원인 및 이에 따른 치료법 개발의 기초자료로 활용될 수 있기를 바란다.”고 말했다.