후속 연구 통해 상용 가능한 약물 개발
단백질 수용체를 조절해 뼈와 치아 등 경조직의 재생을 유도하는 기전과 약물이 밝혀짐에 따라, 상용 가능한 약물 개발에 가속도가 붙을 전망이다.
연세대학교 치과대학은 지난 26일 연세치대 보존과학교실 김도현 교수, 서울대치전원 구강미생물학 및 면역학교실 김진만 교수·박소영 연구원, 차의대 정형외과학교실 이순철 교수 공동연구팀이 “호르몬 신호를 세포로 전달하는 단백질 GPCR 활성을 억제해 경조직을 생성하는 세포 분화를 유도하고 뼈와 치아의 재생에 관여하는 유전자 발현을 촉진할 수 있다”는 연구 결과를 발표했다고 29일 밝혔다.
이번 연구는 2023년 치수줄기세포의 옥시토신 수용체 활성 조절을 통한 치아 경조직 재생 기전을 밝힌 것에 이은 후속 연구로, 생체재료분야 국제학술지 바이오머티리얼스(Biomaterials, IF 14.0) 최신호에 게재됐다.
연세치대-서울대치전원-차의대 공동연구팀은 GPCR의 활성도를 조절하며 경조직 생성 유전자의 발현 정도를 파악하는 연구를 진행했다.
우선 세포의 유전자를 분석하는 마이크로어레이(microarray) 판독을 통해 치아 안쪽에 자리한 치수줄기세포(human dental pulp stromal cell, hDPSC)에서 나오는 484종의 GPCR을 파악했다. 그중 발현량이 가장 많은 클래스(class) A GPCR을 발견했다.
연구팀은 클래스 A GPCR을 타깃으로 하는 GPCR 억제제를 치수 및 골수줄기세포에 투여한 결과, BMP-2, OCN, OPN, DMP1, DSPP 등 뼈와 치아의 재생과 관련된 유전자들의 발현량이 증가하는 것도 확인했다.
또, 차세대 염기 서열 분석(next generation sequencing, NGS)을 통해 GPCR 억제제 증감 관계 분석을 기반으로 p53 단백질의 증가가 경조직 생성 유전자의 발현량과 연관이 있다는 것도 확인했다.
GPCR을 억제하면, 세포 내 신호전달체계인 PI3K, AKT, MDM2 단백질이 함께 억제되고 p53 단백질이 증가한다. 이때 p53이 증가하면서 경조직을 생성하는 유전자의 발현량도 함께 늘어났다.
반대로 GPCR을 활성화하면, PI3K, AKT, MDM2 단백질도 활성화돼 p53 단백질이 감소한다.
경조직 생성 유전자의 발현 기전을 확인한 연구팀은 GPCR 억제제를 마우스의 두개골 결손부위와 개의 치아에 주입했다. 그 결과 억제제를 투여하지 않은 대조군과 비교해 새로 자라난 뼈와 치아 조직의 양이 현저하게 증가했다는 것을 확인했다.
연세치대 김도현 교수는 “이번 연구는 약물 개발에서 가장 많이 활용하는 GPCR을 뼈와 치아 등 경조직 재생과 연결지어 연구한 첫 연구”라며 “동물 실험을 통해서 실제 경조직 재생 효과를 확인한 만큼 실제 상용화될 수 있는 약물 개발에 더욱 박차를 가할 것”이라고 전했다.
