단국치대 연구진이 물리적 힘에 의한 세포 리포로그래밍을 주제로 한 논문을 저명 SCI 저널의 커버 논문으로 게재해 눈길을 끈다.

단국치대 MRC연구센터(메카노바이올로지 치의학연구센터)는 김해원·이정환 교수 연구진(재생치의학 및 치과생체재료학 교실)이 SCI급 저명한 저널인 ‘Advanced Science’(IF 15.1)에 Cover 논문으로 연구결과를 게재하는 쾌거를 올렸다고 밝혔다. 

해당 저널은 융복합 분야(MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY)의 상위 5% 저널로 알려져 있다.(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202303395).

이는 단국치대 연구팀이 2021년 과학기술정보통신부 선도연구센터 의약학분야(Medical Research Center - MRC)에 선정된 후 이뤄낸 성과 중 하나이다. 단국치대 MRC에서 수행하는 연구 주제인 ‘메카노바이올로지’를 주 골자로 연구를 진행한 주요 결과물이다.

‘메카노바이올로지’란 세포 간, 또 세포-기질 간의 물리적 상호 관계를 이해하고 그것을 제어하는 것에 목적을 두는 학문으로, 한국에서는 아직 널리 알려지지 않은 분야이지만 해외에서는 여러 우수연구 기관이 관심을 두고 있는 분야이다.

이번 논문은 Fibroblast(섬유아세포)가 iPSCs(유도만능줄기세포)로 세포 리프로그래밍을 할 때 세포에 장력(tension)을 가해 iPSCs의 생성 효율을 3~4배 증가시킴을 확인하고, 그 물리·생물학적 메커니즘을 밝힌 논문이다. 그 메커니즘으로 세포의 Integrin(바닥을 잡는 세포구조물)-Actin(세포골격 구조물)-Nucleus(세포핵)에 이르는 Mechanotransduction axis를 밝혔다는 것이다.

구체적으로 이러한 세포 구조물들의 물리적 연결을 통해 세포에 가해지는 장력이 핵에 전달되고, 이것이 핵의 구조물에 직접 영향을 끼쳐 세포의 리프로그래밍을 막는 후성유전 단백질인 H3K9me3의 발현을 낮춰 PSCs의 생성 효율을 증가시킴을 scRNA-seq, High resolution Nucleus Imaging 등의 고급 분석법을 통해 증명했다.

이를 통해 iPSCs를 직접 생산, 신체에 다양한 조직재생에 활용하는데 걸림돌 중에 하나인 ‘낮은 iPSCs 생산 수율’을 간단한 물리적 자극으로도 극복할 수 있음을 제시하며, 실용화 가능성도 내비쳤다.

MRC 연구책임자이자 교신저자인 김해원 교수와 1저자 겸 교신저자 이정환 교수는 “이번 성과는 우리 MRC 센터의 메카노바이올로지에 대한 열의가 글로벌한 연구 논문을 통해 인정받았음을 의미한다”며 “열성적인 노력으로 아무것도 없는 맨바닥에서 같이 공부하면서 메카노바이올로지 실험방법을 세팅하고, 적용했던 지도 대학원생인 박성민 학생에게(대표 1저자) 큰 고마움을 전한다”고 밝혔다.