안과 이준엽 교수팀은 미국 시과학·안과학회 2022년 정례학술대회에서 ‘내외측 혈액망막장벽을 구성하는 혈관내피세포의 이질성’이라는 논문을 발표해 최우수 연제상을 받았다. 이 연구는 사람의 안구 내 혈관 종류에 따른 구조 및 기능적 차이를 세포 수준에서 분석함으로써 다양한 실명 유발 질병들의 차별적인 병인을 설명했다는 점에서 의미가 있다.

Q. 연구의 배경은?

인체 혈관의 내벽을 구성하는 혈관내피세포는 모두 같은 성질을 가질까? 안구의 내외측 혈액망막장벽을 보면 망막혈관은 연속적인 내피와 단단한 결합을 가진 반면, 맥락막혈관은 구멍이 많고 느슨히 연결된 내피를 갖고 있다. 당뇨에서 망막혈관증식으로 망막병증이 발생하지만 맥락막혈관신생은 발견하기 어렵다. 하지만 고령에서 맥락막혈관신생으로 황반변성이 악화돼도 망막혈관은 유지된다. 또 두 혈관에서 발생한 질병들은 항혈관내피세포성장인자 치료에도 각기 다른 반응을 보인다. 두 혈관층은 뚜렷한 구조적 및 병리적 특징을 보이는데 이들을 구성하는 혈관내피세포 역시 분자생물학적 및 기능적으로 이질성을 가질 것이라는 가설을 바탕으로 연구를 진행했다.

Q. 연구에 대해 설명하면?

각막이식을 위해 기증된 사람의 안구에서 일차배양한 혈관세포들을 이용했다. 생체 내경을 모방한 3차원 미세유체칩에서의 혈관생성, 누출과 세포투과성 분석 등을 시행하여 기능적 평가를 시행했고 각 기능에 대한 유전자 발현 패턴을 비교 분석했다.

망막혈관내피세포는 혈관주위세포의 부착 및 유지시키는 유전자 발현이 높아 안정적인 내측 혈액망막장벽의 기능을 가짐에도 불구하고, 혈관내피세포성장인자에 민감하게 반응하여 활발한 세포의 증식과 이동으로 빠른 혈관신생과 함께 많은 누출을 보였다. 이는 망막혈관세포가 당뇨망막병증과 같은 허혈성 망막병증의 발생에 취약함을 시사한다. 반면 맥락막혈관내피세포는 상대적으로 이동 능력이 적어 맥관구조를 유지하는 경향을 보였다. 또한 세포투과성 또는 림프관 관련 유전자 발현이 높아 외측 혈액망막장벽은 망막과 맥락막 사이의 물질이동에 유리한 기능을 가진 혈관세포임을 확인했다.

Q. 앞으로의 연구 계획은?

본 연구를 통해 내외측 혈액망막장벽을 구성하는 혈관내피세포는 명확히 구별되는 분자생물학적 및 세포적 이질성을 보이고, 이는 이들 혈관의 고유한 기능과 밀접한 관련이 있음을 확인했다. 따라서 당뇨망막병증과 황반변성처럼 각각 내측과 외측 혈액망막장벽의 이상에 의해 발생하는 질병 대해서는 각기 다른 치료적 접근이 필요할 것으로 생각돼 추가 연구를 진행하고 있다.

특히 세포들 간 이질성의 소실이 질병의 발생과 관련이 있고 이들 고유한 세포 이질성을 회복하는 것이 질병을 치료하고 정상적인 망막 기능을 유지하여 시력 회복에 중요하다는 가설을 세웠다. 이를 증명하기 위해 실제 환자에서 확인할 수 있는 관련된 바이오마커를 발굴하고 있으며 이질성 회복을 유도하는 기술을 개발해 실명 유발 질환에 대한 근본적인 치료법을 제안할 수 있을 것으로 기대한다.