나고야 (랩뉴스미디어 LLC) – 나고야대학교 연구팀이 혈액과 소변에 있는 개별 세포외 소포(EV)의 표면과 내부에서 정보를 읽어내는 새로운 기술을 개발했습니다. 대학 측에 따르면, 이 방법은 만성 염증을 진단할 뿐만 아니라 영향을 받은 조직에 대한 정보까지 제공하는 비침습적 검사를 가능하게 할 수 있습니다. 이번 연구 결과는 "Cell Reports Physical Science"에 게재되었습니다.
만성 염증은 면역 체계가 위험이 사라진 후에도 수개월 또는 수년간 염증 세포를 계속해서 방출할 때 발생합니다. 이는 암, 뇌 질환, 자가면역 질환, 심혈관 질환의 근본 원인이 되며, 점진적으로 돌이킬 수 없는 조직 손상을 유발합니다. 나고야 대학 야스이 연구실의 아지리 타이가는 "C 반응성 단백질과 같은 몇 가지 기존의 염증 바이오마커가 있습니다. 이러한 지표들은 염증을 감지할 수 있지만, 염증이 어디에서 발생하는지 정확히 파악하기는 어렵습니다."라고 말했습니다.
연구진은 세포외 소포(EV)를 이용했는데, EV는 신체 전반의 세포에서 분비되는 미세한 막으로 둘러싸인 입자로, 기원 세포로부터 분자 정보를 전달합니다. 막 표면의 단백질은 기원 조직에 대한 단서를 제공하고, 내부의 마이크로RNA는 기원 세포의 상태를 반영합니다. 소포막은 소포가 체액을 통해 이동하는 동안 내용물을 보호합니다. 그러나 기존의 내부 마이크로RNA 측정 방법은 종종 EV 막을 손상시키고 여러 소포의 분자를 혼합하여 내부 정보를 표면 단백질과 연결하는 것을 방해합니다.
연구팀은 나무로 만든 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 시트를 사용했는데, 이 시트의 그물 모양 나노기공은 세포외 소포(EV)를 포획하고 유지할 수 있습니다. CNF 시트가 건조되면서 막에 결합된 입자들이 서로 밀접하게 접촉하게 되어 막 융합이 촉진됩니다. 연구진은 이 특성을 이용하여 특정 마이크로RNA를 감지하는 프로브인 분자 비콘을 포함하는 지질 나노입자에 EV를 연결했습니다. 지질 나노입자는 막을 손상시키지 않고 비콘을 EV 내부로 전달하며, 비콘이 표적 마이크로RNA에 결합하면 형광을 방출합니다.
이 방법은 신장 이식 후 합병증인 만성 활성 항체 매개성 거부 반응(CAAMR)의 실험실 모델에서 검증되었습니다. 연구진은 방출된 내피 세포 소포(EV)에서 발현이 변화된 71개의 마이크로RNA를 확인했으며, 특히 공통 마이크로RNA인 miR-1246에 초점을 맞췄습니다. 또한 염증 정보를 조직 기원과 연결하기 위해 신장 관련 막 단백질인 DPYS를 선택했습니다. 검출 효율을 보정한 후, 자극을 가하지 않은 신장 세포에서 유래한 EV의 약 10%가 miR-1246을 함유하고 있었던 반면, 염증 자극 후에는 약 40%가 함유하고 있었습니다. 동일한 샘플을 사용한 qPCR 분석 결과 통계적으로 유의미한 차이는 나타나지 않았습니다. CAAMR 환자, 신장과 관련 없는 면역 질환 환자, 그리고 건강한 자원자의 소변 샘플에서 DPYS 또는 miR-1246 단독으로는 각 그룹을 명확하게 구분하지 못했습니다. 그러나 DPYS와 miR-1246을 함유한 EV는 CAAMR 환자에서 풍부하게 존재했으며, 이는 이식된 신장과 관련된 염증을 시사합니다.
연구팀은 입자 추출 방식을 개선하고 CNF 절차를 간소화하는 동시에 더 큰 규모의 임상 시험에서 이를 검증하는 것을 목표로 합니다. 소변과 혈액을 비교적 낮은 노출량으로 채취할 수 있기 때문에, 이 방법은 비침습적인 검사와 만성 염증성 질환 모니터링에 기여할 수 있을 것입니다.
