[헬스코리아뉴스 / 박원진] 세포 속 이온의 흐름으로 질병의 실마리를 찾는 연구가 진행된다.

9일 가톨릭대학교 의과대학에 따르면 이 대학 생리학교실 위진홍 교수는 최근 과학기술정보통신부가 주관하는 '2025년도 우수신진연구사업'과 '신진연구자 인프라 지원사업'에 연이어 선정됐다. 이는 세포소기관(Organelles) 간 상호작용 및 신호전달 기전을 밝히고 이를 통한 희귀질환 치료 표적 개발에 관한 연구 성과와 미래 가능성을 국가가 동시에 인정한 결과다.

이번 우수신진연구사업에서 위진홍 교수는 ‘리소좀 TRPML 이온채널 기반 세포소기관 조절로 질환 신규 치료 표적 제시’라는 주제를 통해, 앞으로 5년간 약 12억 5000만 원 규모의 정부 지원을 받으며 연구를 진행한다.

연구의 핵심은 ‘리소좀(Lysosome)’이라는 세포 속 작은 기관에 있다. 리소좀은 세포 안에서 필요 없어진 물질을 분해하고 재활용하는 청소부 역할을 한다. 하지만 단순한 청소부 그 이상으로, 리소좀을 중심으로 한 단백질 분해는 세포 영양분 공급 체계, 항상성 유지 및 질병 조절에 핵심적인 역할을 한다.

특히 리소좀 안의 칼슘(Ca²) 신호가 세포 내 여러 현상, 예를 들어 세포 내 청소 작용(오토파지), 세포 간의 신호전달, 생존 결정 등에 깊이 관여하며, 이 과정에 핵심적인 역할을 하는 것이 바로 TRPML 이온채널이다.

TRPML은 ‘transient receptor potential channel, mucolipin subfamily’의 약자로, 리소좀이나 엔도좀(endosome)에 존재하는 비선택적 양이온 채널이다. 이 채널은 칼슘 외에도 마그네슘(Mg²), 철(Fe²), 아연(Zn²) 등 다양한 이온의 이동을 조절한다.

이 이온의 흐름은 단순한 물질 이동이 아닌, 세포 내 소기관 간의 소통과 연결에 관여하며, 세포가 어떤 방향으로 반응할지를 결정짓는 일종의 ‘사령탑’ 역할을 한다.

위진홍 교수는 이번 연구를 통해 이온채널 활성의 변화가 세포 내에서 소기관 간 결합, 칼슘 전달, 신호전달 네트워크 해석과 같은 세포소기관(Organelles) 간 신호체계를 통합적으로 분석하여, 세포의 생존·사멸 결정 경로에 어떤 영향을 미치는지를 규명함으로써, 신규 치료 타깃을 도출할 계획이다.

위 교수는 신진연구자 인프라 지원사업을 통해 첨단 이미징 장비인 ‘홀로토모그래피(Holotomography)’ 시스템도 도입할 예정이다. 이 장비는 세포를 염색하거나 손상시키지 않고, 굴절률을 이용해 살아있는 세포의 3차원 구조를 실시간으로 고해상도로 관찰할 수 있다.

그동안 세포소기관은 그 형태가 고정적이지 않고 역동적으로 변화하기 때문에 결합과 해리, 신호전달 조절은 질환의 발생과 밀접한 관련이 있음에도 실시간 분석의 한계로 연구가 쉽지 않았던 분야였다. 위 교수는 홀로토모그래피 기술을 활용해 세포소기관의 역동성, 상호작용, 활성 기전을 규명하고, 이를 질환 진단 및 치료 타깃 개발로 확장한다는 방침이다.

이번 과제 선정은 단순히 기초연구를 넘어, 세포소기관 원천기술 확보 및 신약개발 플랫폼 구축으로 이어질 가능성을 높이고 있다. 연구책임자인 위진홍 교수는 “세포소기관 이온채널은 생명현상의 근본을 이해하는 중요한 연구 주제”라며 “이 분야의 기술 선점은 미래 의료 패러다임 전환과 신성장동력 확보에 직결될 것”이라고 강조했다.

한편, 위진홍 교수 연구팀은 전기생리학을 활용해 세포소기관 이온채널을 연구할 수 있는 원천기술을 확보한 국내 최초이자 유일한 그룹으로, 2021년 관련 논문을 Nature 학술지에 발표하며 세계 최고 수준의 연구 역량을 가진 연구자로 검증받은 바 있다. 이번 과제를 통해 희귀질환뿐 아니라 대사성 질환, 신경계 질환, 노화 관련 성인병에 이르기까지 신규 치료기전 발굴과 선도물질 개발이 기대된다.

위진홍 교수의 연구는 질병의 발생 원인을 보다 정밀하게 이해하고, 환자 맞춤형 치료법을 개발하는 데 필요한 ‘초석’을 마련하고 있는 중이다. 과학기술정보통신부가 연이어 지원을 결정한 배경에는, 바로 이러한 기초와 응용을 넘나드는 균형 잡힌 연구 철학과 실질적인 성과 가능성이 자리하고 있다.