KBSI, 골다공증 치료제 실패 환자의 이형성 규명

상계백병원과 폐경기 여성 연구, 새 골다공증 예방·치료제 발판
골-면역 세포연구로 치료제 처방 가이드라인 제시

[대전=뉴시스] 치료제 반응성에 따른 면역세포의 이형성. 단일세포 전사체 분석을 통해 정상군과 치료제 성공군, 실패군이 나타내는 면역세포 프로파일 및 세포 간 상호작용의 이형성을 관찰해 골다공증 특이적인 신호전달 기전 또는 치료제 반응성에 따라 차이가 나는 신호전달 기전을 확인했다.(사진=KBSI 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 디지털오믹스연구부 김건화 박사팀이 골다공증의 대표 치료제인 '비스포스포네이트' 치료반응에 따른 골-면역 세포의 이형성을 세계 최초로 규명했다고 20일 밝혔다.

금병락 박사팀(전 KBSI)과 인제대학교 상계백병원 장동균 교수, 김홍진 박사팀과 공동연구를 통해 규명한 이번 연구결과로 골다공증 치료제의 효능(성공률)을 높일 수 있는 치료기술 개발에 속도가 붙게 됐다.

골다공증은 환자에 따라 치료제 반응성이 달라 치료제 처방에도 골밀도 개선이 일어나지 않는 환자들이 존재한다.

이번에 공동연구팀은 각 연구진이 보유한 기술로 뼈의 형성과 흡수에 관여하는 골세포가 면역세포와 밀접한 관련이 있다는 점에 착안, 60세 이상 폐경기 여성을 대상으로 말초 혈액에 있는 면역세포들에 대한 분석연구를 수행했다.

인제대 장동균 교수팀은 다년간의 환자 추적조사를 통해 실험에 필수적인 샘플을 확보하고 60세 이상 폐경기 여성 중 골밀도가 정상인 그룹, 골다공증을 진단받아 비스포스포네이트를 처방받은 환자 그룹으로 분류한 뒤 해당 환자 그룹에 대해 치료제 성공 또는 실패로 구분했다.

KBSI 김건화 박사팀은 한개의 세포 단위에서도 RNA서열을 분석할 수 있는 단일세포 전사체 분석 플랫폼을 활용해 임상 샘플에 존재하는 이질적인 세포 타입, 세포 간의 신호 네트워크, 세포 특이적인 유전자 발현 등을 분석했다.

연구 결과, 골다공증 치료 실패 환자에게서 증가해 있는 자연살해세포(Natural killer cell)의 비율과 치료 실패 환자 특이적인 단백질 발현의 극명한 차이를 보이는 세포 간 신호 네트워크가 발견됐다.

특히 정상 그룹 대비 골다공증 환자 그룹에서 차이가 나는 유전자와 치료제 성공 그룹 대비 치료제 실패 그룹에서 차이가 나는 유전자들은 각 골다공증의 진단 정확도를 높일 수 있는 골다공증의 바이오마커로 활용될 수 있음을 확인했다.

이어 이런 소스들이 다양한 연구에 응용돼 신약과 보조제 표적이 될 수 있음을 제시했다.

연구팀은 단일세포 전사체 분석을 통해 정상군과 치료제 성공군, 실패군이 나타내는 면역세포 프로파일 및 세포 간 상호작용의 이형성을 관찰했고 실패군에서는 자연살해세포가 증가해 있듯이 각 그룹별로 특정 세포 타입의 비율이 상이한게 확인됐다고 설명했다.

또 골다공증 특이적인 신호전달 기전 또는 치료제 반응성에 따라 차이가 나는 신호전달 기전이 관측됐다고 덧붙였다.

연구 결과는 국제 저명 학술지인 'PNAS'(미국국립과학원회보)에 지난 12일 게재됐다. (논문명 Heterogeneous Osteoimmune Profiles via Single-Cell Transcriptomics in Osteoporotic Patients who fail Bisphosphonate Treatment)

장동균 교수는 "상계백병원에서 확보한 희귀 임상 샘플을 통해 환자들에게 더 나은 치료를 제공할 수 있는 가능성을 마련했다"며 "골다공증 약제의 치료제 반응성에 관한 확장 연구 수행의 바탕이 될 것"이라고 밝혔다.

김건화 박사는 "실제 임상환경에서 관찰되는 치료제 실패 원인을 규명키 위해 단일세포 표현형체 분석시스템을 활용, 밝혀지지 않았던 면역세포 이형성을 세계 최초로 보고할 수 있었다"며 "기존 치료제의 한계를 파악하고 분석한 이번 연구는 개선된 치료제와 보조제를 개발하거나 맞춤형 치료 가이드라인을 제시하는 데 핵심적인 역할을 할 것"이라고 기대했다.

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