질병관리청(청장 임승관) 국립보건연구원(원장 남재환)은 국내 심근병증* 환자를 대상으로 유전자와 세포 데이터를 통합 분석한 다중오믹스** 연구를 통해, 심근병증 환자에서 숨겨진 발병 위험 유전자를 찾아내고 이들의 세포 수준 특성을 규명하였다.
* 심근병증(Cardiomyopathy): 심장 근육에 구조적, 기능적 이상이 발생하는 복잡하고 이질적인 질환으로 전 세계적으로 심부전, 부정맥 및 돌연사의 주요 원인임
** 다중오믹스(Multiomics): 유전체, 전사체, 단백체 등 다양한 생물학적 정보를 통합 분석하여 질병의 원인과 작용 기전을 종합적으로 이해하는 연구 접근법
※ 이번 연구결과는 국제 학술지「Scientific Reports」(2026년, 제16권 3854)에 게재
최근 전장유전체 해독 기술의 발전으로 심근병증의 다양한 유전적 변이가 확인되고 있으나, 상당수는 기능적 의미가 명확하지 않은 '임상적 의미 불명 변이(Variants of Unknown Significance, VUS)'로 남아있어 정확한 진단과 치료에 한계가 있었다.
이에 국립보건연구원은 국가바이오빅데이터 시범사업을 통해 모집된 245명의 심근병증 환자(확장성 심근병증 48.2%, 비대성 심근병증 47.8% 등)의 전장유전체 데이터를 분석하였다.
연구진은 기존방법으로는 한계가 있었던 3,584개의 VUS 희귀변이를 새롭운 기법인 '부담 분석(Burden testing)*' 방식으로 평가하였다. 그 결과, 실제 심장 발달과 형태 형성 등 심장질환과 밀접한 영향을 미치는 144개의 주요 유전자를 확인했다.
* 부담 분석(Burden testing): 특정 유전자에 나타나는 여러 희귀 변이를 하나의 단위로 통합하여, 해당 유전자와 질병 사이의 연관성을 통계적으로 분석하는 기법
※ (연구과제명) 다중오믹스 기반 희귀 유전성 심근병증 원인인자 발굴 (연구책임자 박미현)
또한, 공개된 단일세포의 전사체 데이터를 활용해 총 11,664개의 심장세포를 분석했다. 그 결과, 기존의 심근병증의 주요 원인 세포로 알려진 심근세포 뿐만 아니라 심장내피세포(Endothelial cell) 에서도 유전자 발현이 높게 나타났으며, 두 세포 유형 간 유의한 상호작용이 존재함을 확인하였다. 이는 심근병증이 특정 세포 하나의 문제가 아니라, 여러 세포 간 상호작용 이상으로 발생할 수 있음을 의미한다.
국립보건연구원은 이번 연구를 통해 기존에 활용이 어려웠던 의미 불명 유전자 변이의 기능을 새롭게 해석할 수 있는 기반을 마련했다. 또한 심근병증의 발생 원인을 세포 간 상호작용 관점에서 설명할 수 있는 근거를 제시했다.
이번 연구 결과는 향후 심근병증 및 심부전 환자에 대한 맞춤형 치료제 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
전재필 미래의료연구부장은 “이번 연구를 통해 희귀변이를 포함한 유전적 요인이 심장 조직 내 다양한 세포 유형의 상호 작용을 통해 질병 발현에 기여할 수 있음을 제시했다”고 전했다.
아울러, “유전체 데이터와 단일세포 전사체 데이터를 통합 분석함으로써 기존에 기능이 불명확했던 유전변이의 생물학적 기전을 세포 수준에서 이해할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다” 면서, “이번 연구 결과가 원인을 알 수 없어 고통받는 심근병증 환자분들에게 새로운 표적 치료의 희망이 되기를 기대한다”고 밝혔다.
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