대사체는 생체 내 유전체, 단백질체를 제외한 모든 유기분자를 일컫는다. 생체 내 대사체 발현 패턴과 농도를 분석해 생명현상을 이해하려는 연구분야를 대사체학이라 부르며 바이오마커 발굴, 기전 연구 등 다양한 의생명연구에 활용되고 있다. 서울아산병원에서 대사체학 연구 및 대사체 분석 서비스를 지원하고 있는 대사체학 코어랩을 소개한다.

“환경성 질환 탐구에 대사체를 활용하고 싶습니다.”

소아청소년과 O교수팀은 환경성질환 진단 바이오마커를 개발하기 위한 대규모 국책과제를 진행하고 있다. 이를 위해 외부환경 변화에 특히 민감한 대사체 오믹스 기법을 활용해 바이오마커를 개발하고 질환 제어 타겟을 발굴하는 과정에서 대사체학 코어랩과 협력하고 있다. 연구팀은 영·유아의 건강에 장기간에 걸쳐 영향을 주는 흡연 노출, 미세먼지, 환경성 호르몬 등 다양한 환경성 질환 연구를 진행하고 있다.

“근감소증 등 병적노화에 대한 대사체 분석이 필요합니다.”

내분비내과 O교수팀은 근감소증 바이오마커 발굴 및 질환 제어를 위한 원내·외 집단연구팀을 구성하고 근감소증 환자 혈액 및 근육을 활용한 대사체 오믹스 분석을 진행하고 있다. 대사체학 코어랩은 비표적 대사체학과 다양한 표적 대사체학 플랫폼을 이용하여 혈중 대사체 바이오마커를 발굴하는 데 도움을 주었다. 이 공동 연구 결과는 저명한 국제 학술지에 제출됐으며 국책과제 수주로 이어졌다.

“지질체들의 변화를 모니터링하고 싶습니다.”

내분비내과 O교수팀은 비알코올성 지방간염, 간경화 등의 동물모델을 이용한 연구에서 지질체들의 변화를 모니터링하고자 대사체학 코어에 도움을 요청했다. 대사체학 코어는 지질체들의 정량적 프로파일링을 제공했다. 이를 통해 질환 특이적 대사과정을 포착할 수 있었고 효소반응의 기질과 산물에 해당하는 지질체들을 정량하여 발굴한 타겟 효소의 활성을 측정했다. 이 연구 결과는 저명한 국제 학술지인 「간장학 저널」, 「장 미생물 저널」 등에 게재됐다.

“대사체학 구현을 위한 생체내 다양한 생체 소분자의 정량”

융합의학과 O교수팀은 마이크로바이옴에 의한 생체 대사 조절에 관심을 갖고 분변, 혈액, 장 조직 등 다양한 생체시료에서 대표적인 마이크로바이옴 대사산물인 짧은 사슬 지방산의 정량이 가능한지 대사체학 코어랩에 문의했다. 대사체학 코어랩에서는 감도와 재현성이 높으면서 다양한 생체시료에 적용 가능한 짧은 사슬 지방산 정량분석법을 개발해 저명 국제논문에 게재했고, 이 분석법을 토대로 다양한 원내·외 연구자들에게 신뢰성 높은 측정값을 제공하고 있다. 

▲ 융합연구지원센터 이효영 연구원, 유현주 부교수, 김미정 연구원(왼쪽부터)이 대사체 실험결과에 대해 논의하고 있다.

유전체는 생체 내에서 무슨 일이 일어날 가능성이 있는지에 대한 정보를 제공한다. 단백질체는 무슨 일이 일어나게 될지에 대한 정보를 제공한다. 반면 대사체는 현재 실제로 일어나고 있는 생체 내 변화의 정보를 분자 수준에서 제공한다. 이러한 다양한 분자진단기법을 이용해 생명 현상을 시스템적으로 탐구하는 대사체학(오믹스학)이 중개연구 기법으로 각광받고 있다.

대사체학은 크게 표적이 되는 대사체를 미리 선정하고 정확한 정량 분석법을 적용해 실험 결과를 생체 대사 이해에 바로 활용하는 표적 대사체학과 생체시료에서 가능한 많은 수의 대사체를 검출하여 질병에 따른 특이적 변화를 나타내는 대사체를 찾는 비표적 대사체학으로 나뉜다. 대사체학 코어랩은 표적 대사체의 정량 및 프로파일링, 비표적 대사체학을 활용하는 공동연구 및 대사체 분석 서비스를 지원하고 있다. 최근 비표적 대사체학 시 검출된 미지 대사체 동정의 신뢰성 확보를 위해 분자지문 데이터베이스 및 컴퓨터 시뮬레이션 기반 분자지문 검색이 가능한 시스템을 확충했다. 대사체학 코어랩은 주요 대사 과정에 관여하는 다양한 대사체를 정량할 수 있는 수십 개의 표적 대사체학 플랫폼을 이미 구축하고 있으며, 원내 연구자의 수요에 맞추어 신규 표적 대사체학 플랫폼의 개발을 지원하고 있다.

서울아산병원 대사체학 코어랩의 책임교수를 맡고 있는 융합연구지원센터 유현주 교수는 정통 대사체 분석 전문가로 크로마토그래피를 중심으로 한 분리분석화학, 질량분석학, 면역, 염증 관련 지질체 프로파일링과 타겟 발굴 등 생체 내 대사 관련 연구 등에 대한 전문지식을 갖고 있다. 분리분석법의 응용 및 저분해능부터 고분해능까지 다양한 질량분석기 운영 경험을 바탕으로 대사체 연구를 원하는 원내 연구자들을 적극 도울 계획이다.

서울아산병원 대사체학 코어랩

•담당교수 : 융합연구지원센터 유현주 교수 

•위치 : 교육연구관 5층

•연구 지원 서비스

   - 표적 대사체 정량 분석

   - 비표적 대사체 프로파일링, 동정 및 표적 검증

   - 대규모 임상 시료에서 대사체 정량 및 프로파일링

   - 다양한 생체 내 지질체 프로파일링

   - 다양한 생체 시료 내 대사체 질환 표지자 발굴 및 검증

   - 개별 연구자 수요 맞춤 표적 대사체 분석 플랫폼의 개발