폐경기 여성 골다공증 신약 타겟 제시
(상단) 난소절제로 인해 골다공증이 유발된 생쥐(사진 속 '난소절제술‘)의 대퇴골 속 해면골 형성을 분석한 사진이다. HIF-2α 결핍인 경우 골다공증 생쥐의 조골세포가 증가해 골형성이 촉진되고, 파골세포가 감소해 골파괴가 억제되고 골소실이 회복됐다.
(하단) 생쥐 두개골에 일정 크기의 원형 결손부를 만들고 골형성단백질(BMP-2)을 처리해 골재생 효과를 관찰한 사진이다. HIF-2α 결핍 생쥐는 신생 골의 형성이 촉진됐으며 반대로 HIF-2α 과발현 유도를 통해서는 골재생이 지연되는 결과를 확인했다.
조골세포에서 HIF-2α는 Twist2를 직접 조절함으로써 조골세포 분화를 억제하고, 동시에 파골세포의 활성에 관여하는 RANKL의 분비를 증가시켜 파골세포 분화를 촉진한다. 또한 파골세포에서 HIF-2α는 RANKL에 의한 신호전달을 받는 TRAF6 단백질의 발현을 조절함으로써 파골세포 형성에도 영향을 미친다.
류제황 교수(전남대학교)와 허윤현 교수(광주과학기술원) 공동 연구팀이 골 형성 및 흡수 장애를 조절해 골다공증을 막는 치료 타겟을 제시했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)이 밝혔다.
골다공증은 뼈의 강도가 약해져서 쉽게 골절되는 질환으로, 노인 골절의 가장 흔한 원인이자 고령화 사회의 골칫거리이다. 현재 처방되는 약물은 여러 부작용을 일으키거나 이미 진행된 골다공증은 회복하지 못하는 등의 한계가 있어 보다 근본적 원인 규명과 신약 개발이 요구된다.
연구팀은 뼈를 형성하는 세포(조골세포)와 파괴‧흡수하는 세포(파골세포)의 분화를 조절함으로써 뼈의 항상성을 유지하는 핵심유전자(HIF-2α(알파))와 그 작용 과정을 규명했다.
연구 결과 HIF-2α는 조골세포의 분화를 억제하고 파골세포의 분화를 촉진함으로써 뼈 형성 전반에 관여하고 뼈 항상성을 유기적으로 조절한다. 난소절제로 인해 골다공증이 유발된 생쥐 실험에서도 HIF-2α가 결핍되면 골밀도가 증가되고 파골세포 형성이 감소했다.
류제황·허윤현 교수는 “조골세포와 파골세포의 분화 및 활성에서 HIF-2α가 뼈 항상성을 유지하는 과정을 명확하게 밝힌 연구”라며, “비정상적인 골 흡수 및 골 생성 장애에 따른 폐경기 여성 골다공증 진단 및 치료법 개발에 새로운 실마리를 제공할 것으로 기대되며 골 대사 질환의 병태생리와 치료에 있어 큰 진전을 이루게 할 것이다”라고 연구 의의를 설명했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구, 선도연구센터) 등의 지원으로 수행됐고, 국제 학술지 ‘본 리서치(Bone Research)’ 5월 13일에 논문명 ‘Controlling hypoxia-inducible factor-2α is critical to maintaining bone homeostasis in mice’, 류제황 교수(교신저자, 전남대), 허윤현 교수(교신저자, GIST), 이선영(제1저자, 전남대), 박가현(제1저자, 전남대) 등으로 게재됐다.