라만·유전체 통합으로 세포 노쇠 지도화

미국 매사추세츠 제너럴병원, 하버드대와 MIT 등 국제 공동연구진이 Nature Aging 2026년 9월 21일자에 라만 이미징과 공간 전사체, 단핵 핵 RNA 시퀀싱을 통합한 플랫폼 'RamanOmics'를 발표했다. 연구진은 2개월(젊은)과 26개월(노화) 마우스의 폐와 피부를 대상으로 각각 그룹당 3마리씩(조직별 snRNA-seq과 공간 전사체 및 라만 이미징을 병행) 분석을 수행했다.

핵심 결과는 세 가지다. 첫째, 폐와 피부가 서로 다른 세포·전사적 노화 패턴을 보였고, 둘째, p21( Cdkn1a )으로 정의한 세포 노쇠 집단에서 공통적으로 나타나는 지방-연결 라만 신호(파수 1,131–1,135 cm)를 확인했으며, 셋째, 라만 신호와 전사체 정보를 기계학습으로 결합한 '멀티모달 바코드'로 조직을 파괴하지 않고도 노쇠 세포를 공간적으로 식별할 수 있음을 보였다.

연구진은 먼저 단핵 핵 RNA 시퀀싱으로 폐에서 35,474개 세포, 피부에서 12,128개 세포의 전사체 지도를 만들고, 동일 조직의 절편에서 라벨 없는 고분해능(600–1,800 cm 범위) 라만 이미징과 STARmap 기반의 공간 전사체(표적 890유전자)를 수행해 두 모달리티를 정합했다. 이를 통해 폐에서는 면역 활성화와 ECM(세포외기질) 재편성 관련 유전자가 노화에 따라 증가했고, 피부에서는 표피 분화 관련 유전자가 노화와 연관되었다. 연구진은 세포 유형별로 p21 양성 세포의 분포와 전사적 특징을 세밀히 정리했다.

라만 분석 결과 p21 세포는 조직 전체에서 공통적으로 1,131–1,135 cm 영역의 지방 관련 라만 피크를 보였고, 이 신호는 기계학습 모델과 결합되어 비파괴적으로 공간에서 노쇠 세포를 식별하는 데 활용됐다. 또한 상처 치유 모델에서는 표피 분화 유전자(Krt10, Lor, Sbsn)의 재활성화와 함께 지방 관련 라만 신호의 증가가 관찰되어, 재생 과정에서 노쇠 세포의 전사 및 화학 상태가 동적으로 변한다는 사실을 제시했다.

논문이 밝힌 한계는 명확하다. 분석은 마우스의 폐와 피부에 국한되며, 각 조건의 마우스 표본은 그룹당 3마리로 수행되었다. 또한 라만·전사체 정합과 멀티모달 바코드 개발은 고해상도 조직 절편과 정교한 등록 절차에 의존하므로 인간 조직이나 다양한 장기·환경에서 동일한 바코드가 그대로 적용된다고 단정할 수 없다. 연구진은 라만과 전사체의 상관관계가 유용함을 보였지만, 전사체 변화와 화학적(지질·단백질) 변화의 인과관계는 본 연구만으로는 규명되지 않는다고 설명했다.

배경적으로 세포 노쇠는 세포가 분열을 멈추고 특정 염증성 신호와 분비물질을 내보내는 상태로, 노화와 조직 손상·치유 과정에서 중요한 역할을 한다. 기존 연구는 주로 유전자 발현 위주였으나, 라만 분광법은 표지 없이 분자 결합의 진동 신호를 읽어 지방·단백질·핵산 등 화학적 구성을 보여준다. RamanOmics는 이 둘을 한 공간에서 결합해 노화와 수선 과정에서 전사·화학 상태가 어떻게 함께 재구성되는지 제시했다.

논문은 향후 과제로 이 플랫폼을 더 많은 조직과 조건으로 확장하고, 인간 표본에서 검증하며, 실시간·비침습적 검사로의 응용 가능성을 탐색해야 한다고 제시했다. 연구진은 RamanOmics가 조직 비파괴적 방식으로 세포 상태를 대규모로 지도화하는 기반을 마련한다고 결론지었다.