골다공증·치주질환 새 치료타겟 발굴

박주철 교수팀, 뼈모세포 및 지방세포 분화조절 원리 규명

박주철 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 골다공증과 치주질환의 새로운 치료타겟을 발견했다.

미래창조과학부는 서울대학교 치과대학 박주철 교수와 이동설 박사가 골수줄기세포로부터 뼈모세포의 분화는 촉진하고 지방세포의 분화는 억제하는 새로운 메커니즘을 규명했다고 26일 밝혔다.

이번 연구는 미래부가 추진하는 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행해 연구결과는 국제학술지 줄기세포지 6일자 온라인판에 게재됐다.

골수줄기세포는 골수에 존재하는 성체줄기세포로 뼈를 형성하는 뼈모세포와 지방을 형성하는 지방세포, 그 외 연골세포, 근육세포 등으로 분화할 수 있다.

나이가 들면 골수줄기세포는 뼈모세포로의 분화는 감소하고 지방세포로의 분화는 증가하면서 골다공증의 위험이 증가하게 된다.

골수줄기세포에서 뼈모세포와 지방세포로 분화하는 비율이 어떻게 조절되는지 원리는 알려져 있지 않았다.

연구팀은 표적 유전자 디에스피피(DSPP, 상아질 기질단백질)의 발현을 조절하는 신호전달 물질로 치아의 상아모세포 분화와 상아질 형성 등에 관여하는 엔에프원시 유전자를 제거한 유전자적중생쥐가 정상생쥐와는달리 치아뿌리가 형성되지 않았고 치아를 둘러싼 턱뼈와 엉덩이에서 무릎 사이 넙다리뼈의 뼈 밀도가 감소하는 것을 알아냈다.

이러한 이상은 뼈모세포로의 분화를 조절하는 오스테릭스의 생성을 증가시키는 반면 지방세포 분화를 촉진하는 피피에이알 감마(PPARγ)의 생성은 억제하는 엔에프원시가 생성되지 않기 때문이라는 것을 밝혔다.

엔에프원시가 없으면 뼈모세포 분화는 감소하고 지방세포 분화가 증가해 뼈 형성과 뼈 밀도가 감소한 반면 엔에프원시 유전자적중생쥐의 골수줄기세포에 다시 엔에프원시 유전자를 주입하면 뼈모세포로의 분화가 촉진되고 지방세포 분화는 억제됐다.

실제로 엔에프원시 유전자가 도입된 골수줄기세포를 엔에프원시 유전자적중생쥐의 넙다리뼈에 이식했을 때 정상생쥐와 비슷하게 뼈 형성이 늘었다.

박주철 교수는“연구는 골다공증을 유발시킬 수 있는 새로운 후보 유전자로 엔에프원시를 발굴한 것으로 골수줄기세포에서 엔에프원시 유전자 발현을 조절하는 방식으로 골다공증 치료와 손상된 치주조직의 재생을 위한 치료법 개발 등에 실마리가 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

생쥐에서의 엔에프원시(NFI-C) 유전자 기능분석, (A, B) 생후 6주의 정상 생쥐(WT)와 엔에프원시 유전자 적중생쥐(NFI-C-/-)의 마이크로CT 분석 결과 엔에프원시 유전자 적중 생쥐는 치아 뿌리가 형성되지 않았고(A 아래턱 뼈) 넙다리뼈의 뼈 형성이 현저히 감소했다(B 넙다리뼈) (C) 생후 6주의 정상 생쥐(WT)와 엔에프원시 유전자 적중생쥐(NFI-C-/-) 넙다리뼈의 조직학적 분석 결과 엔에프원시 유전자 적중 생쥐는 뼈 형성이 감소돼 있고 골수내 지방이 축적돼 있는 것이 관찰됐고 나이가 증가함에 따라(6주와 28주 비교) 뼈 형성이 줄고 지방축척이 늘었다. (D) 골다공증 환자의 뼈 조직 표본에서 뼈 밀도가 감소하고 지방 축척이 증가된 것을 확인했다 (E) 골다공증 환자의 골수줄기세포에서 엔에프원시 mRNA 발현이 정상과 비교해 감소했다