"퇴행성관절염, 극복 가능합니다"

이는 최근 퇴행성관절염을 유발하는 신규 수용체의 존재를 규명하고, 이를 효과적으로 억제하는 항체치료제 개발에 성공해 관절주사에 의존했던 퇴행성관절염 치료에 청신호를 켰다고 기대되는 성균관대학교 생명과학과 양시영 교수의 목표다.

양 교수는 최근 관절염 관련 유전자인 'Activin A'를 억제하고 연골파괴를 완화하는 퇴행성관절염 치료 기술을 제안했다.

퇴행성관절염을 촉진시키는 인자에는 관절을 이루고 있는 조직 내 세포에서 분비하는 cytokine, 성장인자 등이 있다.

질환의 초기 단계에서 다양한 병원성 'cytokine'과 성장인자, 그들의 특이적인 수용체의 상호작용이 시작되며 이를 통한 신호 전달 과정은 관절 내 다양한 인자들의 발현 양상에 변화를 가져옴으로써 병의 진행을 더욱 가속화시킨다.

하지만 퇴행성관절염에서 특이적인 수용체-인자의 상호작용은 불분명하다.

다양한 분비 단백질에 의해 유도되는 퇴행성관절염을 가장 효과적으로 억제 시킬 수 있는 치료 방법으로는 분비 단백질이 수용체에 결합하지 못하게 하는 수용체 blocker 혹은 억제제 개발이 가장 적절한 방법이다.

현재 개발되어 있는 관절염 치료용 수용체 blocker는 IL-1β, TNF-α 및 기타 inflammatory cytokine을 표적으로 하고 있지만 류마티스 관절염 치료제로 사용되고 있으며 다른 관절염 치료에는 적합하지 않다고 알려져 있다.

이 같은 상황이 양 교수가 이번 연구를 하게끔 만들었다.

양 교수는 "퇴행성관절염은 고령화 시대의 대표적인 질환으로 국내는 물론 전 세계적으로 환자가 지속적으로 증가하고 있으며 유병률이 매우 높고 중증으로 진행되면 음식 상자 열기, 운전하기 등 평범한 일상생활, 더 나아가 사회, 경제적인 면에까지 많은 영향을 미치는 질환으로 치료에 대한 수요가 지속적으로 발생하고 있지만 수술적인 방법 이외에 별다른 치료법이 없어 치료제에 대한 개발이 필요하다"며 "현재까지 많은 연구가 진행되어 왔지만 퇴행성관절염 질병의 발생이 왜? 어떻게? 일어나는지에 대한 이해가 부족한 실정" 이라고 말했다.

이에 양 교수는 퇴행성관절염 연구를 수행 할수록 질병의 치료와 예방을 위해서는 초기 단계의 적절한 조치가 필요함을 느꼈다.

그래서 초기 단계에 관여하는 새로운 인자의 발견과 기전 분석에 관심을 가지게 됐고 관련 연구를 통해 새로운 퇴행성관절염 치료 모델을 제시 할 수 있고 근본적인 예방 및 치료법 개발을 가능하게 하는 측면에서도 중요할 것이라 사료되어 연구를 시작했다.

양 교수는 다양한 조건에서 발현하는 퇴행성관절염 유발 신규 수용체를 동정하기 위하여 다양한 관절염 환자 조직의 GEO database를 이용·분석해 질병의 발병에 관여할 것으로 판단되어진 새로운 병원성 수용체로 ACVR2B를 선별했다.

슈퍼컴퓨터의 가상분석으로 인해 관련 ACVR2B와 Nox4가 세포막에서 결합을 단백질 모형 분석으로 기전을 확인했다.

또 activin A, Nox4 KO 및 activin A Tg;Nox4 KO mouse를 활용해 ACVR2B가 이들 중심에 있음을 확인했다.

이러한 결과들을 바탕으로 ACVR2B 단백질을 활용하여 Fc-ACVR2B를 퇴행성관절염이 유발된 마우스 관절강에 주입하였을 때 퇴행성관절염이 억제됨을 확인했다.

하지만 이 연구가 항상 순조롭지 만은 않았다.

양 교수에 따르면 이 연구는 COVID-19 팬데믹 기간에 이뤄져 국제 교류 및 실험 물품이 원활하게 구입할 수 없어 실험을 진행하기 힘들었기 때문이다.

양 교수는 이를 주변의 적극적인 도움으로 해결했다.

현재 시판 중인 퇴행성관절염 치료제로는 스테로이드 제제, 비스테로이드 항염증제 (NSAIDs), 히알루론산 등으로 일시적인 통증 완화와 외과적 방법인 인공 관절 수술이 전체 시장의 94%를 차지하고 있지만 치료효과의 한계로 시장수요를 만족시키지 못하고 있다.

하지만 연구에서 제안하는 수용성 ACVR2B-Fc 항체치료제는 다른 약에 비해 변하기 않고 안정적인 항체지료제의 장점 뿐만 아니라 질환 초기 단계에 관여하는 수용체(ACVR2B)의 신호전달기전을 억제한다는 점에서 새로운 치료제로서의 기능을 할 수 있을 것으로 기대된다.

이 연구 결과는 퇴행성관절염 질환의 초기단계에서 발현하는 새로운 수용체(ACVR2B) 신호전달기전의 규명으로 퇴행성관절염의 조기 진단 및 치료할 수 있는 의약품 개발 소재를 제공하고 퇴행성관절염 제어 물질 탐색에 활용되어 다양한 원인으로 발병되는 관절염 유발 관련 수용체 제어 기술 확립과 예방 및 치유기술 개발에 응용될 수 있을 것으로 추정된다.

양 교수의 목표는 퇴행성관절염의 극복이다.

그는 "이 연구는 설치류를 바탕으로 진행된 연구 결과이기에 실용화 및 산업화를 위해서는 중대형 동물을 활용한 전임상 연구, 독성평가 및 IND 승인이 필요하다"며 "이러한 연구가 성공적으로 이루어져 ACVR2B를 표적으로 하는 치료제로 인해 퇴행성관절염에서 벗어나 즐겁게 노후를 즐기는 노령인을 바라보고 싶다"고 말했다. 

강찬우 기자  ehealth@e-healthnews.com