김정웅 교수 연구팀, "독성-후성유전체학(Toxicoepigenomics)" 기반 환경성질환 조기 바이오마커 발굴 전략 제시

우리 주변의 다양한 환경유해인자 노출이 현대인의 건강을 위협하는 핵심 요인으로 급부상한 가운데, 생명과학과 김정웅 교수와 김지영 박사 연구팀은 최근 저농도의 환경유해물질이 후성유전체(Epigenome)를 변화시켜 환경성 질환의 위험을 높이는 메커니즘을 종합적으로 분석했다. 연구팀은 이를 '독성-후성유전체학(Toxicoepigenomics)'의 관점에서 체계화하고 연구 성과를 Journal of Hazardous Materials에 게재하였다.

연구팀은 환경유해물질 노출이 DNA 염기서열 자체를 직접적으로 변형시키지 않더라도, 유전자가 작동하고 발현되는 방식에 치명적인 영향을 주는 '후성유전학적 변화'를 유발한다는 점에 주목했다. 특히 이러한 변화는 세포의 가시적인 손상이 나타나기 훨씬 이전 단계부터 진행된다는 점이 핵심이다. 이는 아주 낮은 농도의 환경 노출이라 할지라도 세포 내부에 남겨진 미세한 흔적을 통해 질병 발생 가능성을 조기에 감지할 수 있음을 시사한다.

이번 연구의 가장 큰 성과는 후성유전학적 변화를 세 가지 핵심 지표로 체계화하여 독창적인 개념적 틀을 제안했다는 점이다. 연구팀은 이를 환경 노출의 흔적을 뜻하는 '노출 표지', 신체의 초기 변화를 나타내는 '효과 표지', 그리고 개인별 민감도를 결정하는 '취약성 표지'로 분류했다. 이 과정에서 연구팀은 '인트론 잔류(Retained Introns, RI)'와 같은 정밀한 생물학적 변화가 질병의 징후를 가장 빠르게 알리는 '조기 민감 바이오마커' 역할을 할 수 있다는 사실을 구체적으로 설명했다.

나아가 연구팀은 단일세포 분석 기술과 후성유전 시계(Epigenetic clock) 등 최첨단 분석 기술의 발전을 통해, 인체 시료만으로도 환경 노출에 따른 건강 위험을 정밀하게 예측할 수 있는 기반을 마련했다. 이는 기존의 사후 치료 중심 방식에서 벗어나, 독성학적 모델링과 위험 평가를 결합한 통합 분석을 통해 예방 중심의 환경보건 전략을 수립할 수 있다는 점에서 큰 의의를 갖는다. 본 결과물은 기후에너지환경부의 “환경성질환 예측 평가기술개발사업(RS-2025-02214027)”과 과학기술정보통신부(BRL; RS-2023-00220089, 핵심연구; NRF-2023R1A2C1007657)의 지원을 받아 연구되었다.

논문 링크 (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389426000488?via%3Dihub)