혈액 속 세포외 미토콘드리아, 암의 생표지자로 평가 가능할 수도
미토콘드리아는 진핵세포에 있는 세포 소기관이다. 미토콘드리아는 세포 호흡 장소로 세포들의 배터리이고, 에너지 대사와 세포 간 신호전달에 주요한 역할을 수행한다. 특이한 점은 자체적인 게놈을 갖고 있고 그 게놈은 세포핵에 들어있는 DNA와는 별개로 어머니로부터만 유전이 된다는 것이다.

미토콘드리아가 때로는 세포 밖에서 미세소포 속에 간직된 파편 형태로 관찰될 수 있다. 어떤 아주 구체적인 조건 하에서는 혈소판들도 완전한 미토콘드리아를 세포외공간으로 방출할 수도 있다.

프랑스 국립 건강 의학 연구소(Inserm) 연구원으로 몽펠리에 암 연구소의 알랭 티에리가 이끄는 연구진의 연구가 기능을 수행하는 완전한 세포외 미토콘드리아가 실제로 혈류 속에서 발견되는 것을 밝혀내어 이제 바로 이 세포 소기관에 대한 지식에 대변혁을 일으켰다.

이 연구진은 건강한 사람의 혈장이 핵 DNA보다 최고 5만 배나 더 많은 미토콘드리아를 갖고 있는 것을 밝힌 이전의 연구결과를 이용했다. 그들은 미토콘드리아가 그런 식으로 탐지되고 수량화되기 위해서는 미토콘드리아 DNA가 충분한 안정성을 가진 구조물에 의해 보호돼야만 했을 것으로 가정했다.

그런 구조물을 확인하기 위해 약 100명으로부터 채취한 혈장 표본을 분석했다. 이 분석은 완전한 미토콘드리아 게놈을 함유한 아주 안정적인 구조물들이 혈류 속에 존재하는 것을 보여주었다. 구조물의 크기와 밀도뿐만 아니라 미토콘드리아 DNA의 보전도 조사해본 후 전자 현미경을 이용해서 관찰한 이들 구조물이 완전하고 기능을 갖춘 미토콘드리아인 것으로 드러났다.

7년간의 연구 기간을 통해 이들 과학자는 순환하는 세포외 미토콘드리아가 혈액 속에서 이렇게 존재하는 것을 확인하기 위해 가능한 한 많은 기술적, 방법론적 접근법들을 이용했다. 혈액 속에 있는 세포외 미토콘드리아의 순전한 수를 고려하면 왜 이전에 그런 발견이 이루어지지 않았는지를 자문해보지 않을 수가 없다고 티에리는 말했다. 우리 연구진은 특히 미토콘드리아에서 파생하는 세포외 DNA를 파쇄하는 작업을 해서 혈액 내의 DNA를 구체적으로 민감하게 탐지하는 기술을 축적했다고 그는 부언했다.

그런데 이런 세포외 미토콘드리아의 역할은 무엇인가?
그에 대한 답변은 면역 및 염증 반응을 유도하는 능력을 갖게 해주는 박테리아 DNA의 구조와 유사한 미토콘드리아 DNA의 구조와 연관을 지을 수가 있을 것이다. 이 관찰에 근거해서 연구진은 순환하는 이들 미토콘드리아가 (염증 메커니즘과 같은) 세포들 간의 신호전달을 필요로 하는 많은 생리학적이고 혹은 병리학적인 과정에 연관될 수도 있을 것이라는 가정을 했다.

정말로 최근의 연구들은 줄기세포와 손상된 세포들이 그런 것처럼 어떤 세포들은 서로 미토콘드리아를 이동하는 능력이 있는 것을 입증했다. 세포외 미토콘드리아는 몸 전체에 대한 심부름꾼 같은 여러 가지 임무를 수행할는지도 모른다고 티에리는 설명했다.

이 발견은 우리의 생리학 지식에 중요하고 그에 더해 특정한 질병의 진단과 감시와 치료를 개선시켜 줄 수도 있다. 실제로 이제 연구진은 세포외 미토콘드리아를 비침습적 산전 진단검사와 암의 생표지자로 평가하는데 관심을 쏟고 있다.

참조:
Z. A. A, Dache et al., "Blood contains circulating cell‐free respiratory competent mitochondria" The FASEB Journal, 2020; DOI: 10.1096/fj.201901917RR