비스포스포네이트 치료 반응에 따른 골-면역 세포 이형성 첫 규명
상계백병원-한국기초과학지원연구원 [PNAS] 온라인판 발표
노인 골절의 주원인인 골다공증은 심각한 사회경제적 부담을 일으킨다. 골밀도를 개선하기 위해 골다공증 치료제를 투여하더라도 환자에 따라 반응성이 달라
인제대학교 상계백병원 정형외과(장동균 교수·김홍진 박사) 연구팀과 한국기초과학지원연구원(KBSI) 디지털오믹스연구부(김건화 책임연구원)·포스텍(금병락 박사) 연구팀은 대표적인 골다공증 치료제인 비스포스포네이트 치료 반응에 따른 골-면역 세포의 이형성을 세계 최초로 규명, 치료 성공률을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
공동연구팀은 뼈의 형성과 흡수에 관여하는 골세포가 면역세포와 밀접한 관련이 있다는 점에 착안, 60세 이상 폐경기 여성 중 골밀도가 정상인 그룹과 골다공증으로 진단받아 비스포스포네이트를 처방받은 환자를 대상으로 치료제 성공 그룹과 실패 그룹으로 분류한 뒤 말초 혈액에 있는 면역세포를 분석했다.
김건화 박사 연구팀은 1개 세포 단위에서 RNA 서열을 분석할 수 있는 단일세포 전사체 분석 플랫폼을 활용, 임상 샘플에 존재하는 이질적인 세포 타입, 세포 간의 신호 네트워크, 세포 특이적인 유전자 발현 등을 파악하는 기술을 활용했다.
연구 결과, 골다공증 치료 실패 환자에서 증가해 있는 자연살해세포(Natural killer cell)의 비율과 치료 실패 환자 특이적인 단백질 발현의 극명한 차이를 보이는 세포 간 신호 네트워크 등을 발견했다.
특히, 정상 그룹 대비 골다공증 환자 그룹에서 차이가 나는 유전자와 치료제 성공 그룹 대비 치료제 실패 그룹에서 차이가 나는 유전자는 골다공증의 진단 정확도를 높일 수 있는 바이오마커로 활용할 수 있다는 연구 결과를 도출했다. 이번 연구 결과는 골다공증 신약과 보조제 표적 연구의 새로운 가능성도 제시했다는 평가를 받았다.
장동균 교수는 "국내 최고 수준의 골다공증 환자 데이터베이스를 보유하고 있는 상계백병원에서 확보한 희귀 임상 샘플이 좋은 연구에 적용됨으로써, 후속 연구를 통해 환자들에게 더 나은 치료를 제공할 가능성을 마련한 데 의의가 있다"라면서 "이번 연구성과는 다른 골다공증 약제의 치료제 반응성에 관한 확장 연구를 수행하는 바탕으로 작용할 것"이라고 밝혔다.
김건화 박사는 "실제 임상 환경에서 관찰되는 미충족 수요인 치료제 실패 원인을 규명하기 위해, KBSI가 보유한 첨단 분석 플랫폼인 단일세포 표현형체분석시스템을 활용함으로써 아직 밝혀지지 않은 면역세포 이형성을 세계 최초로 보고했다"며 "기존 치료제의 한계를 파악하고 분석한 이번 연구는 장차 개선된 치료제와 보조제를 개발하거나, 환자 맞춤형 치료 가이드라인을 제시하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대한다"라고 덧붙였다.
KBSI 주요 사업과 한국연구재단 중견연구사업의 지원을 받아 수행한 이번 연구(Heterogeneous Osteoimmune Profiles via Single-Cell Transcriptomics in Osteoporotic Patients who fail Bisphosphonate Treatment, IF=11.1)는 미국국립과학원회보(PNAS) 최근호에 실렸다.
