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연구 

골다공증 조기 검출과 치료 효과 실시간 모니터링, 두마리 토끼 잡았다
  • 글쓴이 : 커뮤니케이션팀
  • 조회 : 2290
  • 일 자 : 2024-02-06


골다공증 조기 검출과 치료 효과 실시간 모니터링, 두마리 토끼 잡았다
병적 뼈 파괴의 주범인 파골세포 실시간 이미징, 뼈 질환 연구의 새 지평 제시
김종승·박석인 교수팀 연구결과, 세계적 권위 학술지 ‘독일화학회지’ 메인 커버



왼쪽부터 구세영 교수 (제1저자/협성대), 이은정 박사후연구원 (제1저자/고려대),      박석인 교수 (교신저자/고려대), 김종승 교수 (교신저자/고려대)

  ▲ 왼쪽부터 구세영 교수 (제1저자/협성대), 이은정 박사후연구원 (제1저자/고려대),
    박석인 교수 (교신저자/고려대), 김종승 교수 (교신저자/고려대)





고려대 김종승·박석인 교수팀이 골다공증 위험도를 조기에 진단하고 치료과정을 분자적으로 모니터링할 수 있는 혁신적인 이광자 형광 프로브를 개발하여 뼈 질환 연구 및 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 및 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 판별하여 골감소를 막는 것이 필요하다. 현재 골다공증 위험도를 진단하기 위해서 X-ray를 이용한 골밀도 검사 및 혈액 내 골지표 검사가 기본적으로 사용되고 있지만 골감소 현상의 직접적인 원인을 평가 할 수 없기 떄문에 골다공증 위험도를 정확하게 판별하고 치료과정을 모니터링하기에는 한계가 있다.

이과대학 화학과 김종승 교수와 의과대학 생화학분자생물학교실 박석인 교수 공동연구팀은 골감소 현상의 직접적인 원인 중 하나인 파골세포의 과활성 현상에 주목하였고 이를 활용하여 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 개발하여 파골세포의 활성을 실시간으로 관찰하는 것에 성공했다.



논문 커버 이미지

▲ Angew. Chem. Int. Ed. 2024년도 2월호 커버 이미지
(DOI: doi.org/10.1002/anie.202318459)




연구팀이 새롭게 개발한 형광 프로브는 과도한 골용해 상태, 골다공증 및 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·박석인교수는 "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 밝혔다.

이 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부와 교육부가 지원하는 리더연구, 중견연구, 세종과학펠로우십, 창의·도전 연구기반 지원 사업으로 수행됐다.



커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)