△전사체 분석 기술의 발전에 따른 근육 줄기세포 노화 이해의 변화

Cell Research 게재 및 한빛사 선정

 

고려대학교 세종캠퍼스(부총장 양지운) 생명정보공학과 김수지 교수 연구팀은 근육 줄기세포(Muscle Stem Cell, MuSC) 노화 과정을 새로운 관점에서 재해석하고, 이를 설명하는 통합적 개념 모델을 제시했다.

 

이번 연구는 전사체 분석 기술의 발전이 근육 줄기세포 노화 이해를 어떻게 변화시켜 왔는지를 체계적으로 정리하고, 세포 상태 변화 중심의 새로운 해석 틀을 제안한 것이 핵심이다. 특히 해당 연구는 생명과학 분야 우수 연구성과를 소개하는 ‘한빛사(BRIC)’에 선정되며 학술적 우수성을 인정받았다.

 

근육 줄기세포는 손상된 근육을 재생하는 핵심 세포로, 노화가 진행될수록 기능이 저하되어 근감소증 등 다양한 노화 관련 질환과 밀접한 연관을 가진다. 그러나 기존 연구는 평균적인 유전자 발현 변화에 기반해 노화를 설명해 왔으며, 세포 간 이질성과 동적 변화 과정을 충분히 반영하지 못한다는 한계가 있었다.

 

이에 연구팀은 단일세포, 공간전사체, 다중오믹스 등 최신 분석 기술의 발전 흐름을 바탕으로, 근육 줄기세포 노화를 단순한 기능 저하가 아닌 ‘세포 상태 구성의 재편 과정’으로 바라보는 새로운 관점을 제시했다.

 

연구에 따르면 노화된 근육 줄기세포 집단은 기능이 단순히 감소하는 것이 아니라, 세포 상태 구성의 변화와 함께 분화 과정의 지연 및 왜곡이 나타나는 특징을 보인다. 또한 이러한 변화는 조직 내 미세환경과 긴밀히 연관되어 발생하는 것으로 설명된다.

 

특히 연구팀은 근육 줄기세포 노화를 세포 상태 다양성은 유지되면서도 고기능 ‘예비(reserve)’ 상태가 선택적으로 약화·소실되는 과정으로 해석했으며, 이를 확률적 변화(stochastic drift)와 기능적 상태 침식(pseudo-hierarchical erosion)이 결합된 현상으로 설명하는 개념적 틀을 제시했다.

 

아울러 단일세포 및 다중오믹스 데이터와 AI 기반 분석을 연계함으로써, 노화 과정을 정적인 현상이 아닌 동적이고 예측 가능한 시스템으로 확장할 수 있는 가능성도 제시했다.

 

이번 연구는 근육 줄기세포 노화의 작동 원리를 보다 정밀하게 이해할 수 있는 이론적 기반을 제공하며, 향후 근감소증 및 노화 관련 질환의 진단 및 치료 전략 개발에 기여할 것으로 기대된다. 또한 제시된 분석 프레임워크는 다양한 조직의 노화 및 질환 연구에도 적용 가능한 범용적 접근으로 활용될 수 있을 것으로 보인다.

 

이번 연구 결과는 Nature Portfolio 학술지인 Cell Research (Impact Factor 25.9, JCR 상위 약 5%)에 “Transcriptomic advances in studies of muscle stem cell aging: From bulk to single-cell and beyond”라는 제목으로 게재되었다.

 

연구에는 생명정보공학과 백승필 교수(공동저자), 그리고 줄기세포 세계적 석학 Thomas A. Rando UCLA 교수(공동 교신 저자)로 참여했다.

 

본 연구는 한국연구재단의 지역혁신 선도연구센터 (RLRC) 사업, 고려대학교 신임교원 정착연구비, US NIH P01 AG36695, R01 AG82764, NOMIS Foundation 의 지원을 받아 수행되었다.