국내연구진, 파골세포 새 조절경로 규명

국내 연구진이 골다공증을 유발하는 파골세포의 형성과 작용을 조절하는 새 경로를 밝혀내고 이를 선택적으로 제어할 수 있는 신약 물질을 개발했다.

이화여대 분자생명과학부 이수영 교수팀은 4일 파골세포 표면 수용체 단백질(RANK)의 말단 특정부위가 파골세포 기능에 관여하는 단백질의 하나인 'Vav3'와 결합, 파골세포의 형성과 기능을 제어한다는 사실을 처음으로 밝혀냈다고 말했다.

연구진은 또 RANK와 Vav3의 결합을 막는 펩티드 약물을 개발, 난소 제거로 골다공증이 유발된 쥐와 염증에 의해 뼈가 파괴된 쥐에 투여해 뼈의 소실이 효과적으로 억제된다는 사실도 확인했다.

이 연구결과는 기초ㆍ임상 연구 분야의 권위 있는 국제학술지 '임상연구저널(Journal of Clinical Investigation)' 3일자 온라인판에 게재됐다.

뼈를 만드는 조골세포(osteoblast)와 뼈를 흡수하는 파골세포(osteoclast)는 균형을 이루면서 뼈의 건강을 유지한다. 하지만 파골세포의 수와 활성 조절에 이상이 생기면 뼈 흡수가 과도하게 일어나 골다공증이나 관절염 같은 질병이 발생하게 된다.

파골세포가 만들어지려면 파골세포 분화인자(RANKL)와 수용체(RANK)가 결합해야 하고 파골세포 분화과정에서 TRAF6 단백질과 NFATc 전사인자 등의 활성화가 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 왔다.

이에 따라 RANKL 등 단백질을 표적으로 한 신약으로 파골세포를 억제해 뼈 질환을 예방, 치료하려는 연구가 진행돼 왔으나 이런 단백질들은 면역세포에서도 중요한 기능을 해 장기 투여시 면역계 부작용에 대한 우려가 제기돼 왔다.

이 교수팀은 이 연구에서 RANK 수용체 말단의 특정 부위가 Vav3 단백질과 결합해 파골세포의 형성과정과 성숙한 파골세포의 기능을 조절하는 새로운 메커니즘을 밝혀냈다. 이 메커니즘은 기존에 알려진 경로와는 전혀 다른 것으로 면역세포 등의 기능에는 영향도 주지 않는 것으로 확인됐다.

연구진은 또 RANK와 Vav3가 결합하는 것을 막는 펩티드 약물인 'RANK 수용체 억제제(RRI)'를 개발해 생쥐를 이용한 동물모델에 투여, 뛰어난 골다공증 예방, 치료 효과를 확인했다.

RRI는 RANK 말단의 특정부위에 먼저 달라붙어 RANK가 Vav3와 결합하는 것을 막음으로써 파골세포가 생성되는 과정을 차단한다.

연구진이 약물을 이용해 뼈가 파괴되게 유도한 생쥐와 난소를 제거해 골다공증을 유발한 생쥐에 투여한 결과 파골세포의 형성과 뼈의 소실이 모두 크게 억제되는 것으로 나타났다.

RRI는 또 이미 형성된 파골세포의 뼈 흡수 능력을 억제하고 파골세포의 사멸도 유도하는 것으로 나타났다. 파골세포는 생성 후 세포 골격물질인 '액틴'에 둘러싸여 고리구조(ring)를 형성, 뼈 흡수능력을 갖게 되는데 RRI가 이 고리구조를 파괴하고 파골세포가 스스로 죽게 만든다는 것이다.

이 교수는 "이 연구는 약물의 선택성과 효능 측면에서 파골세포를 제어할 수 있는 새로운 방법을 제시한 것으로 골다공증은 물론 뼈의 소실에 의해 유발되는 다양한 질병의 치료제 개발에 새 전기가 될 것으로 기대한다"고 말했다.

[서울=연합뉴스]

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