고려대 김종승·박석인 교수팀이 골다공증 위험도를 조기에 파악하고 치료 과정을 분자 수준에서 모니터링할 수 있는 '이광자 형광 프로브'를 개발했다고 6일 밝혔다.
연구 결과는 세계적 화학 분야 학술지 '앙게반테 케미 인터내셔널 에디션(Angewandte Chemie International Edition)' 2월 5일자에 '뼈 질환에서 카텝신 K 활성을 통한 파골세포 활성화의 실시간 라이브 이미징'이라는 제목으로 게재됐다. 뼈 질환 연구 및 치료에 큰 진전을 인정받아 해당 학술지 메인 커버에도 선정됐다.
골다공증은 골량 감소와 미세구조 변화로 생긴 엉성한 뼈조직이 작은 충격에도 쉽게 골절되는 질환이다. 한국에서 50세 이상 골다공증 유병률이 22.4%로 노화에 의해 흔하게 발생할 수 있다. 다만 골절이 발생하기 전까지는 특별한 신체 증상이 없어 위험도를 조기에 판별해 골감소를 막는 것이 중요하다.
현재 골다공증 위험도를 진단하기 위해 엑스레이(X-ray)를 이용한 골밀도 검사나 혈액 내 골지표 검사를 사용한다. 해당 방식은 골감소 현상의 직접적 원인을 평가할 수 없고 치료 과정을 모니터링 하기에는 한계가 있다.
김종승 고려대 화학과 교수와 박석인 의과대 생화학분자생물학교실 교수 공동연구팀은 골감소 현상의 직접적 원인 중 하나인 '파골세포의 과활성' 현상을 활용해 새로운 골감소 평가 방법을 제시했다.
파골세포는 뼈를 구성하는 주요 세포 중 하나로, 뼈 흡수 과정에서 뼈 조직 형태와 강도를 유지하며 손상된 뼈를 수리하는 기능을 담당한다. 병적 상태에서 과도하게 활성화된 파골세포는 무분별한 뼈 파괴를 일으키고 이는 △골다공증 △류마티스 △관절염 등 여러 뼈 질환 원인이 된다.
공동연구팀은 파골세포가 뼈 흡수 과정에서 분비하는 '카텝신 K(Cathepsin K)' 효소에 주목했고 이를 검출하는 '이광자 형광프로브'를 개발, 파골세포의 활성을 실시간 관찰하는 것에 성공했다.
형광 프로브는 과도한 골용해 상태, 골다공증 및 골전이암 마우스모델에서 파골세포 활성 정도를 실시간으로 추적해 대조군보다 골밀도 감소 위험도가 높음을 조기 진단한다. 골감소 억제 약물 투여에 따른 파골세포 활성 감소도 실시간으로 관찰 가능하다.
김종승·박석인 교수는 “연구로 개발된 카텝신 K 검출 형광 프로브는 골다공증 위험도 조기진단과 치료 모니터링에 있어 중요한 진전을 이룰 것”이라며 “뼈 질환 메커니즘 이해와 치료 전략 개발에도 새로운 돌파구를 제공할 것”이라고 말했다.
정하정 기자 nse033@etnews.com
