[에듀플러스] 김종승·박석인 교수팀, 골다공증 조기 진단 및 치료 모니터링 가능한 '이광자 형광 프로브' 개발

구세영 협성대 교수, 이은정 고려대 박사후연구원, 박석인 고려대 교수, 김종승 고려대 교수 (왼쪽부터)

고려대 김종승·박석인 교수팀이 골다공증 위험도를 조기에 파악하고 치료 과정을 분자 수준에서 모니터링할 수 있는 '이광자 형광 프로브'를 개발했다고 6일 밝혔다.

연구 결과는 세계적 화학 분야 학술지 '앙게반테 케미 인터내셔널 에디션(Angewandte Chemie International Edition)' 2월 5일자에 '뼈 질환에서 카텝신 K 활성을 통한 파골세포 활성화의 실시간 라이브 이미징'이라는 제목으로 게재됐다. 뼈 질환 연구 및 치료에 큰 진전을 인정받아 해당 학술지 메인 커버에도 선정됐다.

골다공증은 골량 감소와 미세구조 변화로 생긴 엉성한 뼈조직이 작은 충격에도 쉽게 골절되는 질환이다. 한국에서 50세 이상 골다공증 유병률이 22.4%로 노화에 의해 흔하게 발생할 수 있다. 다만 골절이 발생하기 전까지는 특별한 신체 증상이 없어 위험도를 조기에 판별해 골감소를 막는 것이 중요하다.

현재 골다공증 위험도를 진단하기 위해 엑스레이(X-ray)를 이용한 골밀도 검사나 혈액 내 골지표 검사를 사용한다. 해당 방식은 골감소 현상의 직접적 원인을 평가할 수 없고 치료 과정을 모니터링 하기에는 한계가 있다.

김종승 고려대 화학과 교수와 박석인 의과대 생화학분자생물학교실 교수 공동연구팀은 골감소 현상의 직접적 원인 중 하나인 '파골세포의 과활성' 현상을 활용해 새로운 골감소 평가 방법을 제시했다.

파골세포는 뼈를 구성하는 주요 세포 중 하나로, 뼈 흡수 과정에서 뼈 조직 형태와 강도를 유지하며 손상된 뼈를 수리하는 기능을 담당한다. 병적 상태에서 과도하게 활성화된 파골세포는 무분별한 뼈 파괴를 일으키고 이는 △골다공증 △류마티스 △관절염 등 여러 뼈 질환 원인이 된다.

공동연구팀은 파골세포가 뼈 흡수 과정에서 분비하는 '카텝신 K(Cathepsin K)' 효소에 주목했고 이를 검출하는 '이광자 형광프로브'를 개발, 파골세포의 활성을 실시간 관찰하는 것에 성공했다.

형광 프로브는 과도한 골용해 상태, 골다공증 및 골전이암 마우스모델에서 파골세포 활성 정도를 실시간으로 추적해 대조군보다 골밀도 감소 위험도가 높음을 조기 진단한다. 골감소 억제 약물 투여에 따른 파골세포 활성 감소도 실시간으로 관찰 가능하다.

김종승·박석인 교수는 “연구로 개발된 카텝신 K 검출 형광 프로브는 골다공증 위험도 조기진단과 치료 모니터링에 있어 중요한 진전을 이룰 것”이라며 “뼈 질환 메커니즘 이해와 치료 전략 개발에도 새로운 돌파구를 제공할 것”이라고 말했다.

정하정 기자 nse033@etnews.com