비스포스포네이트 치료반응 따른 골-면역세포 이형성 규명
노인인구의 급격한 증가로 골다공증환자가 더욱 늘 것으로 예상되면서 중요한 보건문제로 대두되고 있다. 특히 골다공증은 진단 후 꾸준한 약물치료가 필요한데 환자마다 치료제 반응성이 달라 골밀도가 개선되지 않은 환자들이 존재했다. 하지만 과연 이 원인이 무엇인지에 대한 연구는 미흡한 실정이다.
이 가운데 국내 연구진이 골다공증 대표 치료제인 비스포스포네이트 치료반응에 따른 골-면역세포의 이형성을 세계 최초로 규명했다.
인제대학교 상계백병원은 정형외과 장동균 교수가 김홍진 박사 연구팀, 한국기초과학지원연구원(원장 양성광, 이하 KBSI) 디지털오믹스연구부 김건화 박사, 금병락 박사(전 KBSI) 연구팀과의 공동연구를 통해 이같은 성과를 거뒀다고 밝혔다.
연구팀은 뼈의 형성과 흡수에 관여하는 골세포가 면역세포와 밀접한 관련이 있다는 점에 착안, 60세 이상 폐경기 여성을 대상으로 말초혈액에 있는 면역세포들에 대한 분석을 통해 연구를 수행했다.
연구팀은 다년간의 환자 추적조사를 통해 실험에 필수적인 샘플을 확보하고 해당 샘플을 60세 이상 폐경기 여성 중 골밀도가 정상인 그룹과 골다공증 진단을 받아 비스포스포네이트를 처방받은 환자 그룹으로 분류했다. 또 해당 환자 그룹에 대해 치료제가 성공한 경우와 실패한 경우로 분류했다.
KBSI 김건화 박사 연구팀은 1개의 세포 단위에서도 RNA 서열을 분석할 수 있는 단일세포 전사체 분석플랫폼을 활용해 임상샘플에 존재하는 이질적인 세포 타입, 세포 간의 신호 네트워크, 세포 특이적인 유전자 발현 등을 파악하는 기술을 접목했다.
분석결과 연구팀은 골다공증 치료 실패 환자에게서 증가해 있는 자연살해세포(Natural killer cell)의 비율과 치료 실패환자의 특이적인 단백질 발현의 극명한 차이를 보이는 세포 간 신호 네트워크 등을 발견했다.
특히 연구팀은 정상 그룹 대비 골다공증환자 그룹에서 차이가 나는 유전자와 치료제 성공 그룹 대비 치료제 실패 그룹에서 차이가 나는 유전자들은 각각 골다공증의 진단 정확도를 높일 수 있는 골다공증의 바이오마커로 활용될 수 있으며 이것이 다양한 연구에 응용됨으로써 신약과 보조제 표적이 될 수 있음을 제시했다.
장동균 교수는 “국내 최고 수준의 골다공증환자 데이터베이스를 보유하고 있는 상계백병원에서 확보한 희귀 임상 샘플이 좋은 연구에 적용됨으로써 후속 연구를 통해 환자들에게 더 나은 치료를 제공할 가능성을 마련한 데 의의가 있다”며 “이번 연구성과는 다른 골다공증 약제의 치료제 반응성에 관한 확장 연구를 수행하는 바탕으로 작용할 것”이라고 밝혔다.
김건화 박사는 “실제 임상 환경에서 관찰되는 미충족 수요인 치료제 실패 원인을 규명하기 위해 KBSI가 보유한 첨단 분석 플랫폼인 단일세포 표현형체 분석 시스템을 활용함으로써 아직 밝혀지지 않았던 면역세포 이형성을 세계 최초로 보고할 수 있었다”며 “기존 치료제의 한계를 파악하고 분석한 이번 연구는 장차 개선된 치료제와 보조제를 개발하거나 환자 맞춤형 치료 가이드라인을 제시하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편 이번 연구는 KBSI 주요사업, 한국연구재단 중견연구사업의 지원을 받아 수행됐으며 국제 저명 학술지인 ‘미국국립과학원회보(PNAS誌)’ 온라인 판에 2월 12일 게재됐다.
