전례 없는 정확도로 160만 개의 인간 장 세포를 상세하게 매핑하는 새로운 아틀라스

지금까지 만들어진 인간 장 세포에 대한 가장 포괄적인 지도는 160만 개 세포의 공간 데이터와 단일 핵 데이터를 결합하여 만들어졌습니다.

장 세포 지도를 작성하면 장암이나 염증성 장 질환(IBD)과 같은 질병의 진행 과정에 대한 더 깊은 통찰력을 얻을 수 있습니다. 생어 연구소 연구진과 동료들은 이 지도를 이용하여 일부 사람들에게 통증과 불편함을 유발하는 염증 순환에 관여할 수 있는 특정 장 세포의 새로운 역할을 밝혀냈습니다.

네이처(Nature) 저널 에 게재된 이 연구는 연구진이 25개 이상의 단일 코어 인간 위장관(GI) 데이터 세트를 결합하여 세계 최대 규모의 무료 장 데이터 리소스를 구축한 과정을 설명합니다. 이 리소스에는 건강한 사람과 다양한 질병을 앓고 있는 사람의 샘플이 모두 포함되어 있습니다.

장 세포 지도의 의미

건강과 질병에서 장의 구조를 더 잘 이해함으로써 연구자들은 궤양성 대장염 및 크론병과 같은 질병의 발병과 관련된 주요 변화를 식별하고 약물 개발을 위한 새로운 표적을 발견할 수 있습니다.

이 논문은 인체에 대한 이해에 있어 중요한 진전을 보여주는 Human Cell Atlas 프로젝트와 관련된 일련의 논문(Nature Portfolio) 중 일부입니다. 이 연구들은 발생 생물학, 건강 및 질병의 핵심 측면을 조명하고, 인간 세포 지도 개발에 도움이 될 분석 도구 개발에 기여합니다.

소화관은 입에서 항문까지 소화를 담당하는 기관들을 포함합니다. 영양소를 흡수하고 병원균으로부터 보호하는 등 중요한 기능을 수행합니다. 위장 질환은 전 세계 수백만 명의 사람들에게 영향을 미칩니다. 예를 들어, 궤양성 대장염과 크론병은 700만 명 이상의 사람들에게 영향을 미칩니다. 이러한 질환은 복통, 설사, 직장 출혈, 피로, 관절 문제 등의 증상을 특징으로 합니다.

대장암(결장직장암이라고도 함)은 영국에서 네 번째로 흔한 암으로, 매년 약 4만 3천 명이 진단받고 있습니다. 전 세계적으로 약 200만 건의 사례가 보고되었습니다.

조화로운 리소스 만들기

이러한 질병의 중요성으로 인해 위장관 세포 구조에 대한 단일 핵 연구가 많이 수행되었습니다. 그러나 단편화된 데이터와 연구 방법론으로 인해 외부 연구자들이 이러한 자원을 활용하기 어려웠습니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구진은 데이터 조화 도구를 개발하여 전 세계 과학자들이 접근할 수 있는 표준화된 장 세포 자료를 구축했습니다. 이 도구는 추가 연구를 위해 다른 장기에도 적용될 수 있습니다.

생성된 아틀라스는 25개의 데이터 세트를 결합하고, 단일 핵 및 공간 데이터를 가진 160만 개의 세포를 포함하여 세포 유형, 위치 및 환경과의 상호작용에 대한 정보를 제공합니다. 이 아틀라스에는 건강한 사람뿐만 아니라 위암, 대장암, 셀리악병, 궤양성 대장염, 크론병 환자의 데이터도 포함되어 있습니다.

세포의 새로운 역할 발견

연구팀은 염증에 관여할 가능성이 있는 장형성세포(intestinal metaplastic cells)라는 세포를 발견했습니다. 일반적으로 위 내벽 복구에 관여하는 이 세포들은 염증과 관련된 다른 위장관 세포들과 유전적 유사성을 보였습니다. 과학자들은 염증성 장 질환(IBD)의 염증이 이 세포들의 변화를 유발하여 염증을 증가시킬 것으로 추정합니다.

아틀라스의 적용

이 지도책은 무료로 제공되며, 향후 연구 데이터를 추가할 수 있는 새로운 프로세스가 개발되어 과학자들에게 역동적이고 접근 가능한 리소스가 마련되었습니다.

생어 연구소의 제1저자인 아만다 올리버 박사는
"공간 및 단일 핵 데이터는 장 세포 상호작용에 대한 고유한 통찰력을 제공하여 인체의 작동 방식을 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다. 연구자들이 이 자료를 지속적으로 발전시켜 인체 건강 증진을 위한 새로운 통찰력을 더해 나가기를 바랍니다."라고 말했습니다.

연구의 공동 저자인 라사 엘멘타이트 박사는
"이 통합 아틀라스에는 엄청난 양의 데이터가 포함되어 있어 향후 개입의 표적이 될 수 있는 병원성 세포 유형을 식별하는 데 도움이 됩니다." 라고 덧붙였습니다.

인간 세포 지도(Human Cell Atlas)의 공동 설립자인 사라 타이히만 교수는
"이 지도는 전 세계 과학자들 간의 개방형 협력을 통해 무엇을 이룰 수 있는지 보여줍니다. 질병을 이해하고 새로운 치료법을 개발하는 데 강력한 도구입니다."라고 말했습니다.