[스마트경제=복현명 기자] 김종승·박석인 고려대학교 교수팀이 골다공증 위험도를 조기에 진단하고 치료과정을 분자적으로 모니터링할 수 있는 혁신적인 이광자 형광 프로브를 개발해 뼈 질환 연구, 치료에 새로운 패러다임을 제시했다.
이번 연구 결과는 독일 화학회에서 발간하는 세계적인 화학 분야 권위 학술지인 Angewandte Chemie International Edition(Impact factor: 16.823) 2월 5일자에 '뼈 질환에서 카텝신 K 활성을 통한 파골세포 활성화의 실시간 라이브 이미징(원제: Real-Time Live Imaging of Osteoclast Activation via Cathepsin K Activity in Bone Diseases)'라는 제목으로 게재됐다.
또한 이번 연구는 뼈 질환 연구, 치료에 큰 진전을 의미하는 것으로 평가받으며 해당 학술지의 메인 커버에 선정됐다.
골다공증은 골량 감소와 미세구조 변화에 따른 엉성한 뼈 조직을 특징으로 하며 작은 충격에도 쉽게 골절이 발생할 수 있는 질환이다.
우리나라 50세 이상의 골다공증 유병률이 22.4%로 노화에 의해 흔하게 발생할 수 있는 질환이지만 골절이 발생하기 전까지는 특별한 신체 증상이 없기 때문에 골다공증 위험도를 조기에 판별해 골감소를 막는 것이 필요하다.
현재 골다공증 위험도를 진단하기 위해서 X-ray를 이용한 골밀도 검사, 혈액 내 골지표 검사가 기본적으로 사용되고 있지만 골감소 현상의 직접적인 원인을 평가 할 수 없기 떄문에 골다공증 위험도를 정확하게 판별하고 치료과정을 모니터링하기에는 한계가 있다.
김종승 고려대 화학과 교수와 박석인 의과대학 생화학분자생물학교실 교수 공동연구팀은 골감소 현상의 직접적인 원인 중 하나인 파골세포의 과활성 현상에 주목했고 이를 활용해 새로운 골감소 평가 방법을 제시했다.
파골세포는 뼈를 구성하는 주요 세포 중 하나로, 뼈의 흡수 과정을 통해 뼈 조직의 형태와 강도를 유지하며 손상된 뼈를 수리하는 중요한 생리적 기능을 담당한다.
그러나 병적 상태에서 과도하게 활성화된 파골세포는 무분별한 뼈 파괴를 일으키며 이는 골다공증, 류마티스, 관절염 등 여러 뼈 질환의 원인이 된다.
공동연구팀은 파골세포가 뼈 흡수 과정에서 분비하는 카텝신 K(Cathepsin K) 효소에 주목했고 이를 검출하는 이광자 형광프로브를 개발해 파골세포의 활성을 실시간으로 관찰하는 것에 성공했다.
연구팀이 새롭게 개발한 형광 프로브는 과도한 골용해 상태, 골다공증, 골전이암 마우스모델에서 파골세포의 활성 정도를 실시간으로 추적했으며 대조군보다 골밀도 감소 위험도가 높음을 조기에 진단할 수 있었다.
또한 골감소 억제 약물 투여에 따른 파골세포 활성 감소를 실시간으로 관찰함으로써 골다공증 치료의 핵심적인 평가 도구로 활용될 수 있음을 보여주었다.
김종승·박석인 고려대 교수는 "이번 연구를 통해 개발된 카텝신 K 검출 형광 프로브는 골다공증 위험도 조기진단과 치료 모니터링에 있어 중요한 진전을 이룰 것”이며 “또한 뼈 질환의 매커니즘 이해와 치료 전략 개발에도 새로운 돌파구를 제공할 것으로 기대한다”고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부와 교육부가 지원하는 리더연구, 중견연구, 세종과학펠로우십, 창의·도전 연구기반 지원 사업으로 수행됐다.
복현명 기자 hmbok@dailysmart.co.kr
