Platelet-Rich and Platelet-Poor Plasma Treatment Pre- and Post-Breeding 2 Differentially Regulates Gene Expression in Early Equine Embryos from Mares 3 Susceptible to Persistent Breeding-Induced Endometritis

암말에게 있어 어미가 되는 여정은 자신의 몸과 자신이 품고 있는 작고 발달 중인 생명 사이의 섬세한 협상입니다. 암말이 임신하면 자궁은 배아(embryo)가 성장하기에 완벽한 환경을 제공할 수 있도록 준비 상태에서 지원 상태로 전환되어야 합니다. 그러나 많은 암말의 경우, '지속성 교배 유발 자궁내막염(persistent breeding-induced endometitis)'이라는 질환으로 인해 이 전환 과정이 방해받곤 합니다. 간단히 말해, 이는 교배 후에도 사라지지 않는 자궁 내막의 염증을 의미합니다. 자궁이 진정되는 대신 만성적인 자극 상태로 남아, 배아가 생존하거나 제대로 발달하는 것을 막는 적대적인 환경을 조성하게 됩니다. 이 문제는 말 산업에서 주요한 불임 원인이 되며, 번식가들이 새끼를 온전히 키워내지 못하고 반복적으로 실패하게 만드는 원인이 됩니다.

이를 해결하기 위해 수의사들은 암말 자신의 혈액에서 추출한 치료법에 주목해 왔습니다. 두 가지 치료법은 혈소판 풍부 혈장(platelet-rich plasma)과 혈소판 결핍 혈장(platelet-poor plasma)입니다. 둘 다 혈액에서 분리된 액체이지만, 혈액 응고를 돕는 것으로 잘 알려진 작은 세포인 혈소판의 농도에서 차이가 납니다. 혈소판 풍부 혈장은 이러한 세포가 가득 차 있는 반면, 혈소판 결핍 혈장은 혈소판이 매우 적습니다. 오랫동안 지배적이었던 믿음은 혈소판의 높은 농도가 치료 성공의 핵심이라는 것이었습니다. 왜냐하면 혈소판은 조직을 치유하고 염증을 가라앉히는 성장 인자를 방출하기 때문입니다. 연구자들은 혈소판이 많을수록 결과가 더 좋을 것이라고 가정했습니다. 하지만 일리노이 대학교와 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 새로운 연구는 단순히 암말을 보는 것이 아니라, 배아가 내뱉는 아주 첫 번째 단어에 주목함으로써 이 오래된 가설에 도전합니다.

연구진은 이러한 혈액 치료법이 배아 내부의 유전적 지침 자체를 실제로 변화시키는지 확인하고자 했습니다. 그들은 임신을 방해하는 지속성 염증에 취약한 것으로 알려진 12마리의 암말을 대상으로 실험을 진행했습니다. 통제된 실험 속에서, 이 암말들은 발정기 동안 혈소판 풍부 혈장, 혈소판 결핍 혈장, 또는 대조군으로서의 표준 식염수 중 하나를 포함한 세 가지 액체로 처치되었습니다. 수정의 결정적인 순간에 자궁 환경이 조절될 수 있도록 처치는 네 번 이루어졌습니다. 즉, 교배 전 두 번, 교매 후 두 번입니다. 배아가 형성된 지 8일 후, 연구팀은 자궁을 부드럽게 세척하여 배아를 회수했습니다. 그 후 각 배아로부터 유전 물질인 RNA를 추출하여 어떤 유전자가 켜지거나 꺼졌는지 읽어냈습니다. RNA 시퀀싱(RNA sequencing)이라고 불리는 이 과정은 배아의 현재 상태를 보여주는 스냅샷 역할을 하며, 배아가 주변 환경에 어떻게 반응하고 있는지를 드러냅니다.

결과는 놀라웠습니다. 과학자들이 배아의 유전적 프로필을 비교했을 때, 치료법이 엄청난 영향을 미쳤음을 발견했습니다. 혈소판 결핍 그룹에서는 1,400개 이상의 유전자가 변화했고, 혈소판 풍부 그룹에서는 1,500개 이상의 유전자가 변화했습니다. 가장 눈에 띄는 발견은 두 치료법이 얼마나 유사했는가 하는 점이었습니다. 혈소판 수의 큰 차이에도 불구하고, 두 그룹의 배아는 거의 동일한 방식으로 반응했습니다. 혈소판 결핍 치료에 의해 변화된 유전자 중 약 76%가 혈소판 풍부 치료에서도 변화를 보였습니다. 서로 반대 방향으로 움직이는 유전자는 없었습니다. 즉, 치료법들이 서로를 상쇄하거나 완전히 다른 결과를 만들어내지 않았습니다. 그들은 동일한 유전적 언어를 구사하고 있었습니다.

연구진이 이 유전자들이 실제로 무엇을 하고 있는지 자세히 들여다보았을 때, 미묘하지만 뚜렷한 차이점을 발견했습니다. 혈소판 풍부 그룹의 배아는 세포를 안정시키고 자궁 내막의 무결성을 유지하는 것과 관련된 유전자의 활동이 증가했습니다. 반면, 혈소판 결핍 그룹의 배아는 발달 및 에너지 대사와 관련된 유전자의 활동이 더 높았습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 차이는 종류의 차이라기보다는 정도의 차이였습니다. 전체적인 패턴은 두 치료법 모두 약간 다른 경로를 통하긴 하지만, 배아를 유사하고 더 건강한 상태로 인도하고 있음을 시사했습니다. 이 연구는 혈액 치료의 성공이 오로지 존재하는 혈소판의 수에만 의존하지 않는다는 것을 보여줍니다. 대신, 수백 개의 다른 단백질과 신호 전달 분자들을 포함하고 있는 혈액의 액체 성분이 자궁을 진정시키고 배아가 번창하도록 돕는 데 똑같이 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다.

이 발견은 이러한 치료법이 작동하는 방식에 대한 이해를 바꿉니다. 연구진은 플라즈마가 표적에 부딪히는 약물처럼 배아에 직접 작로하는 것이 아니라고 제안합니다. 대신, 치료법은 아마도 염증이 있는 자궁 내막을 달래어, 배아가 발달하면서 헤엄쳐 다니는 화학적 수프(chemical soup)를 변화시키는 것입니다. 모체의 환경을 개선함으로써, 치료는 간접적으로 배아의 유전적 프로그래밍에 영향을 미칩니다. 비록 이 연구가 이러한 유전적 변화가 실제로 더 많은 망아지의 탄생으로 이어진다는 것을 아직 증명한 것은 아니지만, 초기 생명을 지원하기 위해 자궁 환경을 고칠 수 있다는 강력한 분자적 근거를 제공합니다. 또한, 더 복잡한 혈소판 풍부 버전만큼이나 단순하고 비용이 저렴한 혈소판 결핍 혈장이 효과적일 수 있음을 시사하며, 불임으로 고통받는 암말들을 위한 더 접근하기 쉬운 치료의 길을 열어줍니다. 이 연구는 어머니를 치유하는 것이 아이를 구하는 첫 번째 단계이며, 그 해답은 혈액 자체의 조용하고 복잡한 화학 작용 속에 있을 수 있음을 확인시켜 줍니다.