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국내연구진,‘관절염’ 손상된 연골 재생방법 알아내

2018년 10월 11일 03:00

UNIST 연구진, 연골 형성 관여 유전자 ‘ITGBL1’ 발견

 

이미지 확대하기박태주 울산과학기술원 교수가 실험실에서 연골 형성 유전자에 대해 설명하고 있다. UNIST 제공.
박태주 울산과학기술원 교수가 실험실에서 연골 형성 유전자에 대해 설명하고 있다. UNIST 제공.

나이가 들면 찾아오는 ‘퇴행성 관절염’은 뼈와 뼈 사이의 연골이 닳아서 생긴다. 한 번 손상되면 재생이 어렵기 때문에 약물치료 효과를 기대하기 어렵다. 수술 등의 방법도 고려되지만 후유증 등을 생각하면 치료효과가 제한적이다.

 

손상된 관절 사이의 연골을 재생시키는 방법을 국내 연구진이 처음으로 알아냈다. 울산과학기술원(USNIST) 생명과학부 박태주 교수팀은 관절염 치료 효과를 기대할 수 있는 동물의 유전자 기능을 처음으로 밝혀냈다고 10일 밝혔다.

 

연구진은 ‘아프리카발톱개구리(Xenopus)’를 이용해 ‘인테그린 베타 라이크 원(ITGBL1)’이라는 동물의 유전자가 연골 형성에 관여한다는 사실을 최초로 규명했다.

 

박 교수팀은 연골의 재생과정을 처음부터 검토했다. 연골이 잘 재생되지 않는 이유는 세포가 아니라 단단한 ‘세포 밖 물질(세포외기질)’이기 때문이다. 연골을 만드는 세포가 인체와 꾸준히 신호를 주고 받으면서 견고한 조직을 만들어야만 재생이 가능한데, 짧아도 이때 수개월에서 수년 정도 긴 시간이 필요하다. 따라서 연골은 재생이 매우 어려운 조직으로 꼽힌다.

 

연구팀은 이에 연골세포가 신호를 주고받는 데 이용하는 ‘인테그린’이라는 단백질에 주목했다. 세포 표면에 있는 이 단백질은 연골세포에게 신호를 보내 초기 연골조직이 만들어지도록 돕지만 시간이 지나면 오히려 연골 형성을 방해하며, 성인의 경우 도리어 이 신호를 줄여야 연골 형성이 쉽다. 연구진은 이 과정에 관여하는 유전자를 알아내면 연골 재생도 조절할 수 있다고 생각했다.

 

이 과정에서 연구팀은 실험동물로 자주 쓰이는 아프리카발톱개구리를 이용했다. 개구리의 얼굴 연골로 분화하는 연골세포에서 ‘ITGBL1 유전자’가 많이 발현됐으며, 특히 연골세포가 연골조직을 만드는 과정에서 인테그린 신호가 줄어드는 시기에 맞춰 분비된다는 사실을 밝혀냈다. 이 원리를 이용하면 인테그린 활성으로 인해 관절염이 생겼을 때 연골을 분해되고, 분해된 조각이 다시 염증반응을 일으키는 악순환의 고리를 끊을 수 있다.

 

연구진은 이 유전자는 인간에게도 존재하기 때문에 앞으로 그 기능을 조절할 수 있는 세포치료제나 바이오 신약 개발로 이어질 것으로 기대하고 있다. 박 교수팀은 이번 연구결과를 활용한 관절염 세포치료제를 개발하는 후속연구를 진행 중이다.
 
박 교수는 “인테그린의 과도한 활성은 관절염뿐 아니라 암, 과민성 대장증후군, 건선 등 다양한 질환과도 연결돼 있다”며 “이번 연구가 다양한 질환에 쓸 수 있수 있는 바이오 신약 개발로 이어질 가능성도 열렸다”고 덧붙였다. 

 

이번 연구는 국제학술지 ‘사이언스 중개의학(Science Trnaslational Medicine)’ 10일자 온라인판에 게재됐다.  

 

이미지 확대하기UNIST 연구진의 실험결과. ‘ITGBL1’ 유전자를 발현시키면 인테그린 신호가 억제돼 올챙이 얼굴뼈가 커지고 관절 연골도 재생된다. UNIST 제공.
UNIST 연구진의 실험결과. ‘ITGBL1’ 유전자를 발현시키면 인테그린 신호가 억제돼 올챙이 얼굴뼈가 커지고 관절 연골도 재생된다. UNIST 제공.

 

 

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