부러진 뼈·치아 ‘자연 재생’ 가능성 확인··· 신약 개발 이어질까

국내 의대 공동 연구팀, 동물실험으로 입증
국제학술지 ‘바이오머티리얼스’에 게재

쥐의 두개골 결손부에 GPCR 억제 약물을 투여한 경우(왼쪽) 투여하지 않은 대조군(오른쪽)과 비교해 많은 양의 골조직이 재생되는 것으로 나타났다. 세브란스병원 제공

부러진 뼈·치아가 자연 재생할 수 있는 가능성을 확인한 연구결과가 나왔다.

연세대학교 치과대학 보존과학교실 김도현 교수와 서울대학교 치의학대학원 구강미생물학 및 면역학교실 김진만 교수·박소영 연구원, 차의과학대학교 정형외과학교실 이순철 교수 등 공동 연구팀은 세포의 단백질 수용체를 조절해 뼈·치아 등의 조직 재생을 유도하는 기전과 약물을 밝혀냈다고 26일 밝혔다. 이 연구는 국제학술지 ‘바이오머티리얼스(Biomaterials)’에 게재됐다.

세포막에 있는 ‘G단백질 연결 수용체(GPCR)’는 호르몬을 통한 신호를 세포 밖에서 안으로 전달하는 역할을 한다. 인체의 다양한 반응에 관여하기 때문에 신약 개발을 위해 연구되는 대표적인 단백질로 꼽힌다. 현재까지는 이 단백질이 뼈나 치아와 같은 경조직 재생 분야 연구에 활용된 사례가 없었으나, 이번 연구로 경조직의 생성·재생 과정에서 세포 분화를 유도하고 관련 유전자를 발현하도록 촉진할 수 있다는 점이 밝혀졌다.

연구진은 GPCR의 활성도를 조절하며 뼈·치아 조직 생성 유전자가 발현되는 정도를 파악했다. 치아 안쪽에 있는 치수줄기세포에서 나오는 484종의 GPCR를 조사한 결과 ‘클래스 A GPCR’의 발현량이 가장 많다는 사실을 발견했다. 연구진이 클래스 A GPCR를 표적으로 하는 활성 억제제를 치수 및 골수줄기세포에 투여한 결과, 뼈·치아의 재생과 관련된 다수 유전자들의 발현량이 증가한 것으로 나타났다.

연구진은 GPCR 억제제가 뼈와 치아의 재생을 유도하는 유전자를 발현시킨다는 점에 더해 그 상세한 과정도 규명했다고 밝혔다. GPCR를 억제하면 세포 내에서 신호를 전달하는 역할을 하는 PI3K, AKT, MDM2 단백질 또한 함께 억제되고, 반대로 p53 단백질은 증가해 경조직을 생성하는 유전자의 발현량이 늘어나는 것으로 나타났다.

뼈·치아 조직이 새롭게 만들어지는 효과는 동물실험을 통해 입증됐다. GPCR 억제제를 실험용 쥐의 두개골에 생긴 결손부위와 개의 치아에 주입한 결과, 억제제를 투여하지 않은 대조군과 비교해 새로 자라난 조직의 양이 현저하게 증가했다. 김도현 교수는 “이번 연구는 신약을 개발하면서 가장 많이 활용하는 GPCR를 뼈와 치아 등 경조직 재생과 연결지은 첫 연구”라며 “동물실험을 통해서 실제 경조직 재생 효과를 확인한 만큼 상용화될 수 있는 약물 개발에 더욱 박차를 가할 것”이라고 말했다.

김태훈 기자 anarq@kyunghyang.com