뼈의 형성을 획기적으로 촉진하는 새로운 유전자 조절 기전이 국내 연구팀의 의해 처음으로 밝혀졌다. 향후 골절 치료의 새로운 장을 열 것으로 기대된다.

서울대학교 의과대학 전양숙 교수, 김혜진 박사과정(생리학교실), 박종완(약리학교실) 교수팀은 ‘PHF2’ 라는 단백질이 조골세포(뼈를 만드는 세포)를 활성화 시키는 것을 처음으로 밝혀냈다.

이 연구는 Nature 자매지인 Cell Research(인용지수 11.98) 9월 Online 에 게재됐다.

조골세포는 Runx2라는 ‘조골세포 분화 조절 인자’에 의해 분화된다. ‘SUV39H1’라는 효소는 이러한 과정을 방해한다. SUV39H1가  Runx2에 메틸기(CH3)를 붙임으로써 Runx2가 기능을 하지 못하게 되어, 조골세포 분화가 억제된다.

<PHF2에 의해 조골세포의 분화가 촉진되는 기전>

성장이 끝난 성인들이 더 이상 키가 크지 않는 것도, 이 같은 기전 때문이다.

연구팀은 소아의 뼈 발달 과정이나, 골절 후 뼈가 새로 형성되는 성인 의 조골세포를 주목했다. PHF2가 Runx2에 붙어있는 메틸기를  제거했다. 본연의 기능을 회복한 Runx2는 조골세포와 결합하여, 다시 뼈를 만들기 시작했다. 

PHF2의 조절로, 뼈 형성의 촉진 가능성을 제시한 것이다.

연구팀은 비교군에는 유전자 조작으로 PHF2가 과발현 된 쥐를 만든 후, 대조군인 정상 쥐와 뼈 형성 속도를 비교했다. 그 결과 비교군이 대조군에 비해 뼈 발달이 훨씬 빨랐다.

연구팀은 두개골이 손상된 쥐를 대상으로 비교를 했다.  PHF2가 과발현된 비교군과 정상인 대조군의 골절 회복 속도를 비교한 결과, 비교군이 대조군 보다 뼈 재생이 훨씬 빨랐다.

골절은 가장 흔한 노인성 질환으로, 70대 이상 연령층의 반 이상이 골절을 경험한다. 고령 환자의 고관절 골절 수술 후 사망률이 전체 사망률의 29%로 매우 높다. 골절로 인한 장기 입원은 욕창, 요로감염, 폐렴 등의 합병증을 동반한다. 폐경 이후의 여성은 골다공증으로 인한 골절을 많이 경험하며, 소아 골절 환자 5명 중 1명은 성장판 손상을 받는다.

09년 심평원 자료에 의하면, 골절 치료에 드는 비용과 노동력 손실까지 고려하면 연간 1조 500억원의 골절 치료비용이 발생했다. 

뼈 형성을 촉진하는 치료제를 개발하여 치료기간을 줄이는 것이 매우 중요하다. 이를 위해 성장인자를 골절면에 주입하여 골유합을 촉진시키려는 임상 시도가 있었으나, 성장인자들이 매우 고가이며 전적으로 수입에 의존하고 있어 환자에 널리 사용하기 어렵다.

전양숙 교수는 “본 연구결과를 기반으로 새로운 뼈 형성 촉진 약물을 개발할 수 있으며, 이러한 기술은 골절치료 뿐만 아니라 치아임플란트나 골이식 성형술 등 다양한 용도로 이용이 가능하다. 지금까지 수입에만 의존하던 고가의 뼈 성장인자를 대체함으로써 의료비 절감에도 큰 도움이 될 것이다” 고 말했다. 

[그림설명]
PHF2에 의해 조골세포의 분화가 촉진되는 기전

◆ 보충설명
향후 임상 적용까지, PHF2 유전자를 이용한 치료법은 3~5년, PHF2을 조절하는 약물은 5~10년 정도 걸릴 것으로 예상된다. 이는 연구 환경에 따라 달라 질 수도 있다.