골수의 생체 분자 지도는 조혈 과정에 대한 독특한 통찰력을 제공합니다.

필라델피아 어린이 병원(CHOP)과 펜실베이니아 대학교 페렐먼 의과대학 연구진은 건강한 조혈모세포와 질병이 있는 조혈모세포의 스펙트럼을 시각적으로 보여주는 최초의 시각 여권을 대중에게 제공할 강력한 새로운 골수 지도를 개발했습니다. 연구 결과는 Cell 저널 에 게재되었습니다.

CHOP 소아과 교수이자 소아암 연구 센터 연구원인 카이 탄 박사는 "이번 연구를 통해 처음으로 골수 세포의 완전한 유전자 발현과 공간적 구성을 살펴볼 수 있는 포괄적인 프레임워크를 구축하게 되었습니다."라고 말했습니다. "이 논문은 근본적인 내용을 담고 있지만, 이 아틀라스가 새로운 진단 검사법 개발, CAR-T 치료 및 기타 치료 접근법의 새로운 표적 발굴, 그리고 질병의 공간적 바이오마커 발견에 활용될 것으로 예상합니다."

이 이니셔티브는 CHOP와 펜실베이니아 대학교가 주도했지만, 이 연구는 인간 생물 분자 지도 프로그램(HuBMAP)이라는 더 큰 프로젝트의 일환이기도 합니다. HuBMAP 컨소시엄은 14개 주와 4개국에 있는 대학의 42개 연구 그룹으로 구성되어 있습니다. 연구원들은 인체 세포 간의 기능과 관계에 대한 기본적인 조직 지도와 지도를 제작할 차세대 분자 분석 기술과 계산 도구를 개발하기 위해 협력하고 있습니다.

"이 정도 규모의 연구는 엄청난 팀워크를 통해서만 가능합니다."라고 이 연구의 주저자이자 탄 연구실의 수련 의사이자 과학자인 쇼윅 반디오파디아이 박사는 말했습니다. "여러 기관과 연구 컨소시엄 간의 협력을 통해 인체의 미세한 구성 요소에 대한 근본적인 통찰력을 얻을 수 있었습니다."

과학자들은 골수의 대부분이 혈액 세포로 구성되어 있지만, 소수의 비혈액 세포가 백혈병, 골수증식성 질환, 골수부전 증후군과 같은 소아 및 성인 골수 질환에서 중요한 역할을 할 수 있다는 가설을 오랫동안 제기해 왔습니다. 그러나 이번 연구 이전에는 이러한 세포의 희귀성과 취약성으로 인한 기술적 어려움 때문에 이러한 연구가 어려웠습니다.

본 논문은 이러한 한계를 극복하고 단일 세포 RNA 시퀀싱을 이용하여 성인 인간 골수의 유전자 프로파일을 종합적으로 분석한 최초의 논문입니다. 이 기술을 통해 수만 개 개별 세포의 완전한 유전자 프로파일을 확보하여 장기를 구성하는 세포 유형의 전체 구성을 밝힐 수 있습니다.

출처: Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.04.013

이 연구에서 과학자들은 혈액 세포 발달과 면역에 중요한 과정을 조절하는 골수에 초점을 맞췄습니다. 그들은 기질 세포, 골 세포, 내피(혈액) 세포를 포함하여 최소 9가지의 비조혈 세포 아형을 발견했는데, 그중 최소 3가지는 이전에 보고되지 않았던 것으로, 중요한 보조 인자를 생성하는 세포였습니다. 연구진은 인간 조혈에 중요한 것으로 여겨지는 인자를 생성하는 이러한 희귀한 비혈액 세포에 대한 백과사전을 개발했으며, 이는 향후 연구에서 어떤 세포 간 소통에 집중해야 하는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

그들의 연구 결과는 오늘날 생체 분자 연구에서 기술의 역할이 점점 더 중요해지고 있음을 보여줍니다. 저자들은 머신러닝과 결합된 정교한 신기술인 CODEX를 사용하여 약 80만 개의 세포를 포함하는 골수 공간 지도를 제작했습니다. 이 접근법과 수천 개의 세포와 구조에 대한 세심한 수작업 주석 처리를 통해, 건강한 골수는 매우 독특한 공간적 구조를 가지고 있으며, 지방 세포는 이전에 생각했던 것보다 조혈 세포와 더 밀접한 관련이 있음을 확인할 수 있었습니다.

"우리는 이제 막 무엇이 가능한지 이해하기 시작했을 뿐입니다."라고 탠은 말했다. "향후 연구를 통해 우리 연구를 바탕으로 골수 연구를 가속화할 수 있을 것이며, 언젠가 이러한 디지털 경로가 급성 백혈병을 비롯한 골수 질환 치료에 획기적인 진전을 가져올 수 있기를 기대합니다."

이 연구의 또 다른 수석 저자이자 페렐먼 의과대학 정형외과 교수인 링칭 박사는 이에 동의하며 이 연구가 장기적인 결과를 가져올 것이라고 믿고 있습니다.

"이러한 기술을 백혈병 환자의 샘플에 적용하면 골수 내 암세포가 있는 부위에서 희귀한 비혈액 세포인 중간엽 세포가 증식하는 것을 확인할 수 있습니다."라고 칭 박사는 말했습니다. "이는 향후 질병 치료에 새로운 방향을 제시합니다."