뼈가 약해지는 질환인 골다공증이 발생하는 원리가 국내 연구진에 의해 처음으로 규명됐다. 특히, 골다공증에 관여하는 새로운 후보 유전자를 발견함으로써 골다공증과 손상된 치주조직(잇몸)을 재생하는 치료법 개발이 탄력을 받을 전망이다.
27일 미래창조과학부에 따르면 서울대 치과대학 박주철 교수와 이동설 박사 등이 참여한 연구팀은 골수줄기세포로부터서 뼈모세포(뼈를 형성하는 세포)의 분화는 촉진하고, 지방세포의 분화는 억제하는 새로운 메커니즘을 밝혀냈다.
골수에 존재하는 성체줄기세포인 골수줄기세포는 뼈를 형성하는 뼈모세포(osteoblast)와 지방을 형성하는 지방세포, 그 외 연골세포, 근육세포 등으로 분화할 수 있다.
나이가 들면 골수줄기세포는 뼈모세포로의 분화는 감소하고, 지방세포로의 분화는 증가하면서 뼈의 석회 성분과 칼슘이 크게 감소해 뼈가 약해지고 부러지기 쉬운 골다공증 위험이 증가하게 된다. 그러나 이와 관련해 골수줄기세포에서 뼈모세포와 지방세포로 분화하는 비율이 어떻게 조절되는지 그 기전은 알려지지 않았다.
연구팀은 이 현상이 신호전달 물질로 치아의 상아모세포 분화와 상아질 형성 등에 관여하는 '엔에프원시(NFI-C)'가 뼈모세포로의 분화를 조절하는 오스테릭스(Osterix)의 생성을 증가시키는 반면, 지방세포 분화를 촉진하는 피피에이알 감마(PPARγ)의 생성은 억제하기 때문인 것을 밝혀냈다.
실제 엔에프원시 유전자가 도입된 골수줄기세포를 엔에프원시 유전자적중생쥐의 넙다리뼈에 이식하였을 때 정상생쥐와 비슷하게 뼈 형성이 증가됐다.
엔에프원시가 없으면 뼈모세포 분화는 감소하고 지방세포 분화가 증가해 뼈 형성과 뼈 밀도가 감소한 반면, 엔에프원시 유전자적중생쥐의 골수줄기세포에 다시 엔에프원시 유전자를 주입하면 뼈모세포로의 분화가 촉진되고 지방세포 분화는 억제됐다는 설명이다.
박주철 교수는 "이번 연구 결과는 골다공증을 유발시킬 수 있는 새로운 후보 유전자로서 엔에프원시를 발굴한 것"이라며, "골수줄기세포에서 엔에프원시 유전자 발현을 조절하는 방식으로 골다공증 치료와 손상된 치주조직의 재생을 위한 치료법 개발 등에 실마리가 될 것으로 기대된다"고 밝혔다.
한편 이 연구는 미래부가 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구결과는 지난 6일 국제학술지 줄기세포지(Stem Cells) 온라인판에 실렸다.
