[이슈밸리=박지영 기자] 한국과학기술원이 생명화학공학과 김유식 교수와 분당서울대병원 류마티스내과 이윤종 교수 공동 연구팀이 골관절염(Osteoarthritis)을 유발하는 주요 인자를 찾아냈다고 밝혔다.
KAIST에 따르면 연구팀은 골관절염 발병 과정 중 손상된 연골에서 염증을 일으켜 세포사멸을 촉진하는 물질이 미토콘드리아 이중나선 RNA(mitochondrial double-stranded RNA, 이하 mt-dsRNA)라는 것을 발견했다.
골관절염은 뼈의 관절면을 감싸고 있는 관절 연골이 마모돼 연골 밑의 뼈가 노출되고 관절 주변 활액막에 염증이 생겨 통증과 변형이 발생하는 질환으로 퇴행성 관절염이라고도 불리는데 우리나라 70세 이상 여성의 절반 정도가 앓고 있다.
보존적 치료와 수술이 시행되고 있지만 현재 수준으로 완치는 어려운 상황 속에서 연구팀은 골관절염 조기진단과 완치에 한 걸음 다가갈 수 있는 새로운 표적 물질을 찾고자 했다.
이번 연구는 골관절염 증상의 원인을 mt-dsRNA라는 개념으로 통합했다. 이중나선 RNA(dsRNA)는 비정상적인 면역반응을 유발해 세포사멸 및 염증반응을 일으킨다고 알려져 있다. dsRNA의 과발현은 다양한 퇴행성 질환과 밀접한 관련이 있어 이를 조절하는 것은 건강한 세포를 유지하기 위해 필수적이다.
세포에서 dsRNA를 생성하는 대표적인 기관은 미토콘드리아다. 미토콘드리아는 자체 생산한 dsRNA, 즉 mt-dsRNA를 세포질로부터 분리해 노출과 이에 따른 면역반응을 막지만 자극 혹은 세포 스트레스로 인해 mt-dsRNA가 세포질에 노출되면 면역반응 단백질이 이를 인지해 비정상적인 면역반응을 일으킬 수 있다.
연구팀은 골관절염에서 미토콘드리아 손상과 원인을 알 수 없는 면역반응 단백질 활성화가 관찰된다는 점에 착안, mt-dsRNA가 골관절염 발병에서 중요한 기능을 할 것이라는 가설을 세웠다.
연구팀은 연골세포에서 구축한 골관절염 모사 환경에서 mt-dsRNA가 미토콘드리아 외부로 노출돼 선천성 면역반응 단백질이 이를 인지하면 면역반응을 일어난다는 것을 발견했다.
또 골관절염 환자들의 무릎 활막액 및 연골 조직과 골관절염 생쥐 모델의 연골에서도 mt-dsRNA가 유의미하게 증가했음을 확인했다.
특히 다른 관절 질환인 류마티스 관절염과 통풍 환자들의 활막액과 비교했을 때 골관절염 환자들의 활막액에서 더 많은 양의 mt-dsRNA가 검출됐다.
또 초기 골관절염을 앓고 있는 환자들의 연골에서 mt-dsRNA가 많이 증가했다. 이에 따라 연구팀은 골관절염을 조기진단 할 수 있는 바이오마커로서 mt-dsRNA의 가능성을 제시했다.
더 나아가 골관절염의 치료법 중 하나인 자가포식(Autophagy)의 치료 메커니즘에서 mt-dsRNA의 역할을 규명했다. 연구팀은 자가포식이 세포질에서 mt-dsRNA를 제거해 골관절염 증상을 완화할 수 있다는 사실을 밝혔다. 이에 mt-dsRNA를 골관절염 치료를 위한 신개념의 표적 물질로 제시했다.
김 교수는 “골관절염처럼 미토콘드리아 손상이 관찰되는 알츠하이머와 다른 퇴행성 질환의 발병 메커니즘 분석하는 데에 이번 연구를 활용한다면 효과적인 치료전략을 마련하는데 유용할 것”이라고 말했다.
