'TGF-β' 억제하니 골세포 부활…서울대, 골다공증 병용요법 제시

서울대학교 연구진이 골다공증 치료의 새로운 가능성을 열었다. 특정 신호전달 경로를 억제해 휴면 상태의 뼈 형성 세포를 다시 활성화하고, 기존 치료제와 병용할 경우 골 재생 효과를 크게 높일 수 있음을 규명했다.

서울대학교 과학자들이 주도한 이번 연구 결과는 국제학술지 '본 리서치(Bone Research)'에 지난 4월 2일 게재됐다. 중국 바이오 전문매체 바이오온은 25일(현지시간) 해당 연구 내용을 비중 있게 보도했다.

골다공증은 뼈의 양이 줄고 미세구조가 파괴돼 골절 위험이 커지는 질환이다. 현재 치료법은 뼈를 파괴하는 파골세포의 활동을 늦추거나 뼈를 만드는 조골세포를 활성화하는 데 초점을 맞춘다. 특히 휴면 상태의 조골세포를 깨우는 항경화요법이 주목받았지만, 정확한 재활성화 기전은 알려지지 않았다.

연구팀은 '공간 분해능 조골세포 추적 전사체학'이라는 독자적인 기술을 활용했다. 이를 통해 뼈 조직의 공간 구조를 유지하면서 휴면 상태 조골세포의 유전자 활성을 정밀하게 포착하는 데 성공했다. 이는 특정 표지자가 없는 휴면 세포 연구의 한계를 극복한 것이다.

연구팀은 활성, 휴면, 재활성화 등 세 가지 상태의 조골세포를 비교 분석했다. 그 결과, 활성 및 재활성화된 조골세포에서 '형질전환성장인자-베타(TGF-β)' 신호 전달 경로가 현저히 감소한 것을 발견했다. 이는 TGF-β 신호를 억제하는 것이 휴면 세포를 깨우는 핵심 열쇠일 수 있음을 시사한다.

실제 실험에서도 TGF-β를 처리하자 활성 조골세포가 휴면 상태로 전환됐고, 반대로 TGF-β를 차단하자 세포가 다시 활성화되는 것이 확인됐다.

연구팀은 여기서 더 나아가 TGF-β 억제제와 기존 항경화요법을 병용하는 치료법의 잠재력을 평가했다. 우주비행사나 장기 와병 환자의 골 위축을 모방한 동물 모델에서, 병용요법은 단독요법보다 골소주 부피 및 두께 증가 등에서 월등한 효과를 보였다. 또한, 병용요법은 골 흡수 관련 지표도 낮춰 뼈 생성 촉진과 파괴 억제라는 이중 효과를 나타냈다.

TGF-β 신호 전달 경로는 체내에서 다양한 기능을 수행해 전신 차단 시 부작용 우려가 있다. 하지만 이번 연구는 TGF-β가 조골세포의 상태 전환에 핵심적인 역할을 한다는 점을 명확히 밝혔다. 연구팀은 TGF-β 억제를 병용하면 로모소주맙(romosozumab)과 같은 기존 치료제의 효능을 높이고 치료 기간을 단축하며 부작용 위험을 줄일 수 있을 것으로 기대했다.