STTT 신규 연구를 통해 밝혀진 간섬유화 내 ADAMTS4의 역할

연구 배경: MASLD와 간섬유화에서 ADAMTS4의 연구 필요성

대사이상 관련 지방간질환(MASLD)은 전 세계에서 가장 흔한 만성 간질환 중 하나로, 대사이상 관련 지방간염(MASH)과 간섬유화 등으로 진행될 수 있습니다. 간섬유화는 콜라겐과 피브로넥틴을 포함한 세포외기질(ECM) 성분이 과도하게 축적되어 간의 정상 구조와 기능을 손상시키는 병리적 과정입니다. 기존 연구에서는 간 성상세포(HSC)의 활성화와 증식이 간섬유화를 유발하는 핵심 기전으로 확인되었으나, 현재 임상적으로 승인된 항섬유화 치료제는 없습니다. 따라서 만성 간질환에서 섬유화가 발생하는 분자 기전을 정밀하게 이해하는 것은 효과적인 타겟 치료법 개발에 매우 중요합니다.

HSC의 활성화뿐 아니라 면역세포의 유입과 염증성 신호전달도 간섬유화 진행에서 중요한 역할을 합니다. 초기 단계에서는 침윤된 대식세포가 활성화되어 TNF-α, IL-1β, TGF-β 등 다양한 염증 촉진 및 섬유화 촉진 사이토카인을 분비합니다. 또한 간 손상 과정에서는 메탈로프로테아제를 포함한 여러 단백질분해효소의 발현이 증가해 간의 ECM을 재구성합니다. 메탈로프로테아제 계열에 속하는 ADAMTS4는 ECM 내 세포외 프로테오글리칸을 절단하며, 그 활성은 관절염과 죽상동맥경화증을 포함한 여러 병리적 상태와 관련되어 있습니다. 그러나 간 항상성과 섬유화에서 ADAMTS4가 수행하는 역할은 충분히 규명되지 않았습니다.

최근 서울대학교를 비롯한 연구 기관의 연구진은 인간 간 조직 샘플과 다양한 MASLD 마우스 모델을 이용해 간섬유화에서 ADAMTS4의 역할을 분석했습니다. 연구 결과, ADAMTS4는 골수계 유래 면역세포의 유입과 콜라겐 축적을 촉진하여 간섬유화를 유발하는 데 관여하는 것으로 나타났습니다. 이 연구는 학술지 Signal Transduction and Targeted Therapy에 게재되었으며, MASLD 관련 간섬유화의 잠재적 치료 타겟을 제시했습니다.

ADAMTS4와 MASLD 관련 간섬유화 연구 개요

연구 재료 및 기술적 접근

연구진은 MASLD가 없거나 생검을 통해 MASLD로 확진된 환자 293명이 포함된 보라매 MASLD 전향적 코호트를 연구에 포함했습니다. 또한 Adamts4 Knockout(KO) 마우스(전신 유전자 Knockout(KO), 싸이아젠(Cyagen) 제공)와 wild-type(WT) 마우스를 이용해 고과당 서양식 식이(WDF), 콜린 결핍 고지방 식이(CDAHFD), 사염화탄소(CCl4)에 의한 화학적 손상, 티오아세트아미드(TAA)에 의한 장기 손상 등 네 가지 대표적 간섬유화 모델을 구축했습니다. 추가로 HSC 특이적 및 간세포 특이적 Adamts4 Knockout(KO) 마우스를 제작했습니다.

세포 수준에서는 Transwell 실험을 통해 대식세포의 이동을 분석하고, LPS/IFNγ를 이용해 대식세포의 염증성 극화를 유도했습니다. 또한 TNF-α와 IL-1β로 세포를 자극하여 ADAMTS4 발현을 조절하는 상위 염증 인자를 분석했습니다.

기술적 연구 경로

• MASLD 환자와 마우스 모델을 이용하여 ADAMTS4와 간섬유화 간의 연관성을 평가했습니다.
• Adamts4 Knockout(KO) 마우스를 이용하여 Adamts4 결손이 식이 및 화학 물질로 유도된 마우스 간섬유화를 완화하는지 평가했습니다.
• In vivo 마우스 모델과 in vitro 세포 실험을 통해 ADAMTS4가 간섬유화를 촉진하는 기전을 분석했습니다.
• MASLD 환자의 유전체 데이터를 이용하여 ADAMTS4 발현을 조절하는 단일염기다형성(SNP)을 스크리닝했습니다.

ADAMTS4 발현 증가와 Adamts4 결손의 섬유화 완화 효과

MASH와 간섬유화에서 ADAMTS4 발현이 증가합니다

ADAMTS4와 간섬유화 간의 연관성을 평가하기 위해 연구진은 MASLD 코호트와 네 가지 간섬유화 마우스 모델을 대상으로 발현 분석을 수행했습니다. 임상 코호트 분석 결과, ADAMTS4 mRNA 발현은 질환 중증도인 지방증, 염증 및 섬유화의 진행에 따라 점진적으로 증가하는 경향을 보였습니다. 간경변 환자에서는 ADAMTS4 발현이 유의하게 증가했으며, 콜라겐 유전자 COL1A1 발현과 양의 상관관계를 나타냈습니다. 면역형광 염색 결과, ADAMTS4는 HSC 마커인 α-SMA 및 desmin과 공위치했으며, 이는 ADAMTS4가 HSC 활성화에 관여할 가능성을 시사합니다.

또한 TAA, CCl4, CDAHFD 및 WDF로 유도한 간섬유화 마우스 모델에서 Adamts4 mRNA 발현이 유의하게 증가한 반면, 동일한 ADAMTS 패밀리에 속하는 Adamts1과 Adamts5의 발현에는 유의한 변화가 없었습니다. CCl4 처리 후 HSC에서의 ADAMTS4 발현 및 분비 수준은 간세포보다 훨씬 높았습니다. 이러한 결과는 섬유화된 간에서 ADAMTS4 발현이 증가하며, ADAMTS4가 간섬유화 진행에 관여할 수 있음을 보여줍니다.

Adamts4 결손은 식이 및 화학 물질로 유도된 마우스 간섬유화를 완화합니다

ADAMTS4가 섬유화형 MASH와 관련이 있는지 확인하기 위해 연구진은 WDF로 유도한 Adamts4 Knockout(KO) 및 WT 마우스 모델을 분석했습니다. Adamts4 Knockout(KO) 마우스에서는 간 중량 대 체중 비율, 혈청 ALT 및 AST 수치와 간의 육안적 소견이 모두 유의하게 개선되었습니다(그림 1). 간 조직에서 WDF로 유도된 α-SMA 및 섬유화 관련 유전자의 발현이 감소했으며, 섬유화 영역도 줄어들었습니다. 그러나 지질 축적과 혈청 및 간 조직의 중성지방(TG) 수치에는 유의한 변화가 나타나지 않았습니다. 이는 ADAMTS4가 지질 축적을 직접적으로 조절하지 않음을 보여줍니다(그림 1).

유세포분석 결과, Adamts4 결손은 CD4+ 및 CD8+ T세포 수에는 영향을 미치지 않았으나, 골수계 유래 면역세포의 유입은 유의하게 감소시켰습니다. 특히 Adamts4 결손으로 인해 대식세포 수가 유의하게 감소했으며, 이와 함께 IL-6 및 TNF-α와 같은 염증 인자의 mRNA 발현도 감소했습니다(그림 1). CDAHFD로 유도한 마우스 모델에서도 이러한 결과가 추가로 확인되었습니다. 이러한 결과는 ADAMTS4가 골수계 유래 면역세포 유입 과정에서 핵심적인 역할을 하며, 지속적인 염증 반응을 통해 간섬유화를 촉진한다는 것을 보여줍니다.

그림 1. WDF 유도 간섬유화 모델에서 Adamts4 결손은 골수계 유래 면역세포의 침윤을 억제합니다.

CCl4 유도 마우스 모델에서도 Adamts4 유전자 Knockout(KO)은 간섬유화를 억제하고 골수계 유래 대식세포의 유입을 유의하게 감소시켰습니다. 이후 연구진은 Adamts4 Knockout(KO) 마우스에서 간 특이적 ADAMTS4 과발현의 영향을 평가했습니다. 꼬리정맥을 통해 Adamts4 과발현 플라스미드를 주입한 결과, 마우스의 간 중량 대 체중 비율이 유의하게 증가하고 AST 및 ALT 수치가 상승했으며, α-SMA와 섬유화 관련 유전자의 발현도 증가했습니다. 또한 골수계 유래 면역세포의 침윤과 염증 인자의 발현도 유의하게 증가했습니다. 이러한 결과는 간섬유화에서 ADAMTS4의 역할을 뒷받침합니다.

HSC 유래 ADAMTS4와 간세포 유래 ADAMTS4가 간섬유화 진행에서 수행하는 서로 다른 역할을 규명하기 위해 연구진은 HSC 특이적 및 간세포 특이적 Knockout(KO) 모델을 제작한 후 CCl4를 처리했습니다. 그 결과, Adamts4ΔHSC 마우스에서는 섬유화 마커의 발현과 콜라겐 침착이 유의하게 감소했으며, 대식세포 침윤과 염증 인자 발현도 감소했습니다. 반면 Adamts4Δhep 마우스에서는 섬유화 마커만 소폭 감소했으며, 면역세포 유입과 염증 인자 발현에는 거의 변화가 없었습니다. 이는 HSC 유래 ADAMTS4가 면역세포 유입과 간섬유화를 촉진하는 과정에서 주도적인 역할을 한다는 것을 보여줍니다.

ADAMTS4-유래 versikine과 염증성 대식세포 유입

연구진은 ADAMTS4가 면역세포 유입을 조절하는 분자적 기전을 규명하기 위해 추가 분석을 수행했습니다. 선행 연구에서는 프로테오글리칸인 versican의 분해 산물인 versikine이 면역세포를 유입시키는 능력을 지닌 것으로 보고되었습니다. 연구진은 CCl4 유도 간섬유화 마우스 모델에서 versican과 ADAMTS4가 HSC에 공위치한다는 것을 확인했습니다(그림 2). rhADAMTS4를 LX2 세포(인간 간성상세포주)와 공동 배양한 결과, rhADAMTS4는 농도 의존적으로 versikine 분비를 증가시켰습니다(그림 2). 반면 Adamts4 결손 마우스에서는 섬유화된 간 조직 내 HSC와 간세포에서 나타나는 versikine 수치 증가가 유의하게 감소했습니다.

후속 분석 결과, LPS/IFNγ 자극 조건에서 versikine이 포함된 조건배지에 노출된 THP1 세포는 IL-6 mRNA 발현이 증가했으며, 염증성 표현형(CD86+)으로 분화했습니다(그림 2). 이후 연구진은 THP1 세포와 LX2 세포의 공동 배양 실험을 통해 versikine이 대식세포 유입에 미치는 영향을 분석했습니다. LX2 세포를 rhADAMTS4에 노출한 결과, THP1 세포의 이동 능력이 증가했습니다(그림 2). 반면 THP1 세포를 rhADAMTS4만으로 처리했을 때는 이러한 영향이 나타나지 않았습니다. 이러한 결과는 ADAMTS4 유래 versikine이 HSC에서 생성되며, in vitro에서 대식세포 유입과 염증성 극화를 촉진한다는 것을 보여줍니다.

선행 연구에서는 ADAMTS4 발현이 IL-1β 및 TNF-α와 같은 염증성 사이토카인에 의해 유도될 수 있는 것으로 확인되었습니다. In vitro 세포 실험 결과, TNF-α 처리는 HSC와 간세포에서 Adamts4 mRNA 발현과 단백질 분비를 증가시킨 반면, IL-1β 처리는 ADAMTS4에 유의한 영향을 미치지 않았습니다. 이러한 결과는 활성화된 대식세포에서 생성되는 TNF-α가 HSC의 ADAMTS4 분비에 핵심적인 역할을 한다는 것을 보여줍니다.

그림 2. versikine은 염증성 대식세포의 유입을 매개합니다.

STAT3 신호전달과 유전자형 특이적 ADAMTS4 발현

분비형 ADAMTS4는 STAT3를 통해 콜라겐 발현에 관여합니다

분비형 ADAMTS4가 HSC에 미치는 직접적인 영향을 추가로 규명하기 위해 연구진은 LX2 세포를 rhADAMTS4로 처리했습니다. 그 결과, COL1A1 mRNA와 단백질 발현은 증가했지만 α-SMA와 PAI-1을 비롯한 다른 섬유화 마커는 영향을 받지 않았습니다. 신호전달 경로 분석 결과, ADAMTS4 처리는 SMAD2/3의 인산화에 유의한 변화를 유도하지 않았으며, COL1A1 발현도 TGF-β 수용체 억제제의 영향을 받지 않았습니다. 이는 ADAMTS4가 TGF-β/SMAD 신호전달 경로를 통해 작용하지 않음을 보여줍니다.

그렇다면 어떤 신호전달 경로가 콜라겐 생성을 유도할까요? 연구진은 LX2 세포를 ADAMTS4로 시간 의존적으로 처리하고 각 신호전달 키나아제의 인산화 상태를 평가했습니다. 그 결과, ADAMTS4는 STAT3의 Ser727 부위 인산화를 신속하게 유도했으며, STAT3 siRNA 또는 STAT3 억제제(BBI-608)를 사용하면 ADAMTS4에 의해 유도된 COL1A1 발현이 감소했습니다. Adamts4 Knockout(KO) 마우스에서는 섬유화된 간 조직의 STAT3 인산화 증가 폭이 감소했습니다. 이러한 결과는 ADAMTS4가 STAT3 신호전달 경로를 통해 LX2 세포의 콜라겐 축적을 유도한다는 것을 보여줍니다.

ADAMTS4 발현 증가는 유전자형 특이적으로 나타납니다

반응 eQTL 분석을 통해 연구진은 ADAMTS4 발현이 유전자형에 의해 조절된다는 사실을 확인했습니다. rs11265575 TT 동형접합을 보유한 MASLD 환자의 간에서는 ADAMTS4 발현이 유의하게 증가했지만, CC/TC 유전자형 환자에서는 뚜렷한 변화가 나타나지 않았습니다. 해당 SNP는 ADAMTS4 유전자의 상위 약 46 kb 지점에 위치하며, 강한 연관불평형(LD) 블록 내에서 인접한 5개의 SNP와 높은 상관관계를 보였습니다. 추가 분석 결과, rs10158501이 ADAMTS4의 차등 발현을 매개하는 주요 SNP로 확인되었습니다. 이 SNP의 소수 대립유전자 T는 핵 수용체 NR3C1과 PGR의 결합 모티프를 형성할 수 있으며, ADAMTS4 발현 유도에 관여하는 TNF-α는 PGR과 NR3C1의 발현을 증가시켰습니다. 따라서 이러한 결과는 SNP rs10158501이 ADAMTS4를 차등적으로 조절할 수 있음을 보여주며, ADAMTS4 타겟 치료에 적합한 환자를 정밀하게 식별하는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다.

그림 3. ADAMTS4 매개 면역세포 유입과 간섬유화의 모식도.

결론 및 연구 의의

종합하면, 본 연구는 MASH 발병 동안 유도되어 생성된 TNF-α가 HSC와 간세포에서 ADAMTS4의 발현과 분비를 가속화한다는 점을 보여줍니다. ADAMTS4는 STAT3를 활성화하여 COL1A1 유전자의 전사를 직접적으로 조절할 수 있으며, versikine 생성을 통해 골수계 면역세포의 유입을 촉진함으로써 대식세포의 염증성 표현형 형성을 유도할 수 있습니다(그림 3). 이러한 ADAMTS4 매개 대식세포와 HSC 사이의 양방향 세포 상호작용은 간섬유화를 유도하는 과정에서 핵심적인 역할을 합니다. 따라서 ADAMTS4를 타겟으로 하는 전략은 MASH 및 관련 섬유화의 유망한 치료 전략이 될 수 있습니다.

원문 논문

Park, J., Kim, T., Shim, W.S. et al. ADAMTS4 elicits myeloid-derived immune cell recruitment and liver fibrogenesis in metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease. Signal Transduction and Targeted Therapy 11, 168 (2026). https://doi.org/10.1038/s41392-026-02679-4

Cyagen 연구 지원 리소스

Cyagen Biosciences Inc.(싸이아젠(Cyagen))는 2006년에 의약품 개발 수탁연구기관 및 세포 관련 제품 제조기업으로 설립되었습니다. 현재 전 세계적으로 1,000명 이상의 직원이 근무하고 있습니다. 본사는 미국 캘리포니아 실리콘밸리에 있으며, 중국 쑤저우와 광저우에 생산 거점을 두고 있습니다. 2016년에는 일본 지사인 사이아젠 주식회사를 설립했습니다. 유전자 변형 동물모델 제작 분야의 선도 기업으로서 합리적인 가격대의 고품질 시약과 연구 도구를 제공하고 있습니다. 또한 마우스 모델 제공뿐 아니라 안과, 신경과학, 종양면역 등 다양한 분야에서 CRO 서비스도 제공하고 있습니다. 당사는 유전질환 연구를 지원하고 유전자치료제 개발을 촉진하는 것을 목표로 하고 있습니다.

FAQ

ADAMTS4는 간섬유화에서 어떤 역할을 하나요?

해당 연구에서는 ADAMTS4가 골수계 유래 면역세포의 유입과 콜라겐 축적을 촉진하여 MASLD 관련 간섬유화 진행에 관여할 수 있음을 제시했습니다.

Adamts4 Knockout(KO) 마우스에서 어떤 변화가 관찰됐나요?

WDF, CDAHFD, CCl4 등으로 유도한 모델에서 Adamts4 결손은 섬유화 관련 유전자 발현과 콜라겐 침착을 낮추고, 대식세포를 포함한 골수계 유래 면역세포 침윤을 감소시키는 경향을 보였습니다.

ADAMTS4가 지질 축적에도 직접 영향을 주었나요?

WDF 유도 모델에서 Adamts4 결손은 간 손상 및 섬유화 지표를 개선했지만, 지질 축적과 혈청 및 간 조직 중성지방(TG) 수치에는 유의한 변화를 보이지 않았습니다.

versikine은 이 연구에서 어떤 의미를 갖나요?

ADAMTS4에 의해 versican이 절단되면서 생성되는 versikine은 HSC에서 유래해 대식세포 유입과 염증성 극화를 촉진하는 매개체로 분석되었습니다.

ADAMTS4는 어떤 신호전달 경로를 통해 콜라겐 발현을 조절하나요?

연구진은 ADAMTS4가 TGF-β/SMAD 경로보다는 STAT3 Ser727 인산화를 통해 COL1A1 발현을 유도할 수 있음을 세포 실험과 마우스 모델에서 확인했습니다.

ADAMTS4 관련 SNP 분석은 왜 중요한가요?

반응 eQTL 분석에서 rs10158501 등 ADAMTS4 발현 조절과 관련된 SNP가 제시되었으며, 이는 향후 ADAMTS4 타겟 치료에 적합한 환자군을 식별하는 정밀의학적 단서가 될 수 있습니다.