우주로 간 인간의 줄기세포, hiPSC…미세중력으로 2635개 유전자 달라졌다

케이틀린 루빈스 우주비행사가 국제우주정거장(ISS)에 서 밀폐된 배양접시에 든 심근세포를 관찰하고 있다(사진출처=NASA)

[이뉴스코리아 최지현 기자] 신비한 미지의 세계 우주에서는 인간의 심장세포도 변한다. 우주 유인 탐사 시대를 앞두고 사람이 우주에 오랫동안 머무를 때 인체가 어떤 영향을 받을지 많은 과학자들이 연구 중이다.

미국 스탠퍼드대 의대 연구팀은 인간 유도만능줄기세포(hiPSC)에서 분화시킨 심근세포를 우주에서 관찰한 결과, 미세중력 환경에서 심근세포의 기능이 달라진다는 사실을 알아내 국제학술지 ‘스템셀리포트’ 7일자에 발표했다.

hiPSC는 성인의 피부세포처럼 이미 완성된 체세포에 유전자를 도입해 역분화를 일으켜 배아줄기세포처럼 다른 조직으로 분화할 수 있는 능력을 갖게 만든 줄기세포다. 심근세포가 우주에서 어떻게 달라지는지 실제 사람세포를 이용해 연구한 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 사람 3명의 혈액세포를 역분화시켜 hiPSC를 만든 다음, 이 세포를 심근세포(hiPSC-CM)로 분화시켜 완전 밀폐한 세포배양접시에 넣어 우주비행사인 케이틀린 루빈스가 심근세포 배양접시를 가지고 국제우주정거장(ISS)에 갔다. 그는 약 한달동안 우주에 머물면서 심근세포가 우주의 미세중력 환경에서 어떻게 달라지는지 관찰했다.

그 결과 심근세포의 유전자 중에서 2635개의 발현 정도가 달라졌다는 사실이 밝혀졌다. 심장박동 패턴이나 칼슘이온 이용 등 심장기능과 관련된 유전자들이다. 또한 세포호흡을 하는 미토콘드리아의 기능과 관련된 유전자들은 우주에 머물 때 더 많이 발현됐다. 우주에 머무는 동안 심장이 미세중력 환경에 맞게 세포 수준에서 변화했다는 뜻이다.

이후 루빈스가 지구로 귀환하자, 세포 대부분이 10일 이내에 원래 지구에 있었을 때의 상태로 되돌아왔다.

이전에도 우주에 장기간 머무는 우주비행사의 심박수가 감소하거나 혈압이 떨어지거나 심박출량이 증가하는 등 생리학적 변화가 나타난다는 사실은 이미 밝혀져 있었다.

연구팀은 추후 hiPSC와 3D프린팅을 이용해 혈관조직을 갖춘 심장조직을 만들어, 우주에서 실제 심장세포와 조직이 겪게 될 변화를 구체적으로 관찰할 계획이다.

조셉 우 스탠퍼드대 의대 심혈관연구소장은 “앞으로 ISS를 넘어 달, 화성까지 나아갈 우주 유인 탐사 시대를 앞두고 지구와는 다른 미세중력 환경에서 인체가 어떤 영향을 받을지에 대해 연구하고 대비할 필요가 있다”며 “인간의 세포를 이용해 미세중력 환경에서 심장의 기능이 세포 수준으로 달라진다는 사실을 알아낸 것은 이번이 처음이다. 환경이 바뀌면 인체의 세포가 환경에 맞춰 빠르게 적응한다는 사실을 확인했다”고 설명했다.

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