산소와 관련된 조직재건술에서 기존에는 고압산소가 연탄가스중독 치료와 조직재건술에서 이용되어 왔다. 이에 저산소환경은 기존 조직재건술의 입장에서 보면 반대 개념 이었으나 서울대학교치과병원 정필훈 교수팀(구강악안면외과)은 저산소환경이 치아뿌리를 덮고 있는 백악질 재생에 영향을 미친다는 결과를 발견, 치주조직 재생에 연관하여 궁극적으로 치아줄기세포를 이용한 치과 치료발전에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

이번 연구는 저산소 환경도 조직공학에 이용할 수 있는 의미를 세계 최초로 규명한 점을 높게 여겨 조직공학회지(미국 발간 Tissue Engineering) 저널 1월호의 표지저널로 게재되었다.

치아를 지탱해주는 치주조직의 재생치료에 있어 치아줄기세포의 존재는 커다란 영향을 미칠 것으로 기대된다. 하지만 치아줄기세포에 대한 연구는 아직 초기단계이며, 특히 치주조직의 핵심역할을 하는 것 중의 하나인 백악질의 형성과 관련한 백악모세포의 기원 및 기전이 확실치 않았다. 또한 백악질에만 특이적으로 발현되는 단백질에 대한 정보가 많지 않은 실정이었다.

따라서 치아줄기세포를 이용한 궁극적인 치주조직의 형성과 회복을 위한 치료를 위해서는 백악질에만 특이적으로 발현되는 단백질에 대한 정보 및 치주조직의 핵심역할을 하는 백악질의 형성 기전 규명이 먼저 필요했다.

정필훈 교수팀은 치아줄기세포의 치아 · 치주조직의 재생과 관련한 백악질의 재생을 확인할 수 있는 지표가 되는 물질로서 CEMP1(cementum protein 1)이라는 단백질에 주목했다.

연구결과 세포의 미세환경으로서 낮은 산소분압이 치아줄기세포로 하여금 CEMP1의 발현에 영향을 주고 이로써 백악질의 분화를 유도하는 것을 발견하였다. 그리고 이것이 저산소유도인자(Hypoxia-Inducible Factor-1)라는 또 다른 단백질에 의해 저산소 상태에 놓이게 되면 치아줄기세포가 활성화됨을 밝혀 줄기세포를 활용하는 치의재생의학 연구 분야에 있어 이를 활용한 방법을 개발하는데 새로운 방향을 제시하였다.

이는 저산소가 치아줄기세포를 이용한 백악질 재생 표지자 단백질 발현에 긍정적 영향을 미침을 최초로 발견한 것이다. 특히 연구진은 살아있는 세포가 낮은 산소분압 조건에서 발생시키는 대사물질을 탐지하는 방법을 통해 처음으로 실제 치아뿌리의 발생이 상식과는 다르게 저산소환경에서 이루어짐을 세계 최초로 밝혀냄에 따라 조직공학 분야의 주목을 받고 있다.

이번 연구 성과는 ‘Tissue Engineering Part A’의 2014년 1월호에 게재되었고 주요 내용을 나타내는 그림이 이번 저널의 표지로 선정되었다. 또한 이번 연구는 보건복지부 ‘보건의료연구개발사업‘ 및 한국연구재단’의 지원을 받아 이루어졌다.