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- 오래된 혈액 세포는 죽고 배출되어 끊임없이 교체, 매일 약 2,000억 개의 적혈구가 생성
- 인간의 폐에도 혈액 전구세포가 있다
- 폐의 줄기세포는 적혈구와 혈소판을 생성하는 것을 선호
- 골수의 줄기 세포는 백혈구를 생성하는 경향 있어
- 이 발견은 혈액암 환자에게도 실질적인 이점을 제공할 수 있다

우리 폐도 새로운 혈액 세포를 생성한다.
폐의 혈액줄기세포는 골수를 지원한다.

두 번째 공급원:
골수뿐만 아니라 폐에도 우리 몸에 신선한 혈액을 공급하는 줄기세포가 있는 것으로 나타났다. 인체 조직 연구에 따르면 두 기관 모두 새로운 적혈구, 혈소판, 면역 세포를 생성한다. 폐의 조혈모세포는 일종의 비상 저장소이자 골수의 자연적 백업이 될 수 있으며 백혈병 환자의 생명을 구하는 두 번째 공급원이 될 수 있다. 

▲ 우리 폐에도 조혈줄기세포가 있다. pixabay

우리 혈액 내의 다양한 세포들은 각각 다른 임무를 위해 특화되어 있다. 예를 들어, 적혈구는 헤모글로빈을 사용해 폐에서 다른 장기와 신체 부위로 산소를 운반한다. 백혈구는 면역 체계에서 중요한 역할을 수행하고, 혈소판은 혈액 응고와 상처 치유에 도움을 준다.

새로운 혈액 세포는 어디에서 나오나요?

우리의 혈액이 이러한 일을 수행할 수 있으려면, 각각의 세포가 정기적으로 재생되어야 한다. 오래된 혈액 세포는 죽고 배출되어 끊임없이 교체되는데, 매일 약 2,000억 개의 적혈구가 생성된다. 혈액 속에 있는 모든 세포 유형은 우리 골수에 있는 소위 혈액 형성 줄기세포에서 생겨난다. 이 줄기세포는 마음대로 재생되고 분화할 수 있다. 하지만 쥐를 대상으로 한 연구 결과, 그러한 줄기세포는 폐에서도 발견된다는 것이 밝혀졌다.

샌프란시스코 캘리포니아 대학의 카타리나 콘라드가 이끄는 팀은 그러한 혈액 전구체 세포가 인간의 폐에도 존재하는지 조사했다. 이를 위해 의사들은 사망한 인간 장기 기증자의 폐 조직, 골수, 혈액을 분석하고 각 조직에 존재하는 세포 유형을 비교했다.

인간의 폐에도 혈액 전구세포가 있다

실제로 연구자들은 폐 샘플에서 골수(HSC)의 혈액 형성 줄기세포와 매우 유사한 혈액 형성 줄기세포를 발견했다. 놀랍게도, 이러한 혈액 전구세포는 두 기관에서 모두 똑같이 흔하게 발견된다. Conrad는 "폐 HSC는 분리되지 않았지만 폐에 확실히 존재했다"고 보고했다.

하지만 이 줄기세포는 정말 폐에서 나온 것일까, 아니면 골수에서 나온 '이질적인 세포'일 뿐일까? 분석 결과, 폐의 혈액 줄기세포는 골수의 혈액 줄기세포와 비슷하게 혈관 사이의 틈새에 위치해 있었다. 의사들에 따르면, 이런 조치로 인해 단기적인 "오염"이 발생할 가능성은 낮아진다고 한다. Conrad는 "그들은 실제로 그곳에 살고 있는 것 같고 그저 지나가는 것이 아니다"고 말했다.

▲ 우리의 혈액에는 적혈구와 백혈구 등이 포함되어 있다. © iLexx/GettyImages

두 장기 모두에서 혈액 형성

하지만 이 혈액 전구세포는 폐에서 정확히 어떤 역할을 할까? 페트리 접시에서의 후속 실험 결과, 폐에서 추출한 줄기세포는 골수에서 추출한 줄기세포만큼 생산적이라는 것이 밝혀졌다. 하지만 그들은 특정한 혈액 세포를 선호한다. 폐의 줄기세포는 적혈구와 혈소판을 생성하는 것을 선호하는 반면, 골수의 줄기 세포는 백혈구를 생성하는 경향이 있다.

캘리포니아 대학교 샌프란시스코 캠퍼스의 수석 저자인 마크 루니는 "두 종류의 혈액 형성 줄기세포가 모두 줄기세포 실험에서 번성했지만, 폐 HSC 군집은 적혈구와 혈소판을 형성하는 거핵구를 더 많이 생성하는 반면, 골수 군집은 면역 세포를 더 많이 생성하는 경향이 있었다"고 보고했다.

골수의 백업으로 폐의 줄기세포를 사용하는 건 어떨까?

두 종류의 줄기세포 모두 모든 종류의 혈액 세포를 생성할 수 있는 것으로 밝혀졌으므로, 연구팀은 이들이 서로를 대체할 수 있는지도 시험했다. 이를 위해 그들은 혈액 생성 줄기세포가 없는 유전자 변형 쥐를 이용하고, 쥐에게 폐에서 추출한 인간 줄기세포를 투여했다. 그러자 쥐들은 새로운 혈액 세포를 형성했을 뿐만 아니라, 골수 줄기세포도 형성했고, 이 골수 줄기세포가 혈액을 생성할 수도 있었다.

이식을 위해 건강한 기증자에게서 채취한 인간 골수 샘플을 분석한 결과, 골수에서 추출한 혈액 형성 줄기세포 외에 다른 성분도 포함되어 있다는 사실이 드러났다. 분리된 줄기세포 중 약 15%가 표면에 폐 HSC의 단백질 특징을 가지고 있었다. 콘라드와 그녀의 동료들은 이에 따르면 폐와 골수의 줄기세포는 혈액 형성에 있어서 서로를 보완하고, 필요한 경우 서로의 재생을 자극한다고 결론지었다.

폐에서 혈액 줄기세포는 일종의 비상 백업이 될 수 있다. 루니는 "이러한 폐 HSC가 신체가 혈액의 한 부분, 즉 혈소판, 적혈구 또는 면역 세포를 더 많이 필요로 할 때 활성화되는 조혈을 위한 저장소가 될 수 있다고 믿는다"고 말했다.

백혈병 환자를 위한 새로운 줄기세포 공급원

이번 발견은 혈액암 환자에게도 실질적인 이점을 제공할 수 있다. 루니는 "수십 년 동안 골수 이식은 백혈병과 같은 암 치료의 중심이 되어 왔다"고 말했다. "폐 HSC는 이 귀중한 줄기세포의 두 번째이자 중요한 저장소가 될 수 있다." 이에 따르면, 미래에는 생명을 구하는 혈액 줄기세포를 폐에서도 얻을 수 있을 것으로 전망된다. 하지만 우리 폐의 혈액 형성 줄기세포의 정확한 역할과 기능을 조사하기 위해서는 추가 연구가 필요하다.
(Blood, 2025; doi: 10.1182/blood.2024027884)
출처: University of California – San Francisco

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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