국내 연구진이 혈관과 뼈 형성을 촉진하는 단백질을 발견하고 그 원리를 밝혀내, 향후 골절과 골다공증으로 인해 손상된 뼈를 효과적으로 치료할 수 있는 가능성이 열렸다.
울산과기대 서판길 교수(60세)가 주도하고 김정민 박사(제1저자)가 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)과 미래유망융합기술파이오니어사업의 지원으로 수행되었고, 세계 최고 과학전문지인 ‘네이처’의 자매지 ‘Nature Communications’ 최신호(12월 19일자)에 발표되었다. (논문명: DJ-1 promotes angiogenesis and osteogenesis by activating FGF receptor-1 signaling)
요즘처럼 강추위가 지속되는 날에는 빙판길로 인해 크게 넘어져 골절이 되는 경우가 종종 발생한다. 골절된 후 뼈가 효과적으로 재생되기 위해서는 조골세포에 의한 뼈 형성과 혈관의 내막을 구성하는 세포(혈관내피세포)에 의한 혈관 생성이 반드시 필요하다.
서판길 교수 연구팀은 조골세포에서 분비되는 단백질을 모두 분석한 결과, 항산화 스트레스를 조절하는 것으로 잘 알려진 단백질(DJ-1)이 조골세포와 혈관내피세포 사이에 상호 작용하는 중요한 인자라는 사실을 밝히고, 동물 모델에서 그 효과를 확인하였다.
특히 서 교수팀은 DJ-1 단백질의 분비가 조골세포 분화과정에서 증가되고, DJ-1이 단독으로 혈관내피세포에 작용하여 혈관 형성을 유도하며, 사람의 골수로부터 나온 중간엽 줄기세포*의 조골세포 분화를 촉진한다는 사실을 확인하였다.
* 중간엽 줄기세포 : 성체줄기세포 중 하나로 뼈, 지방, 연골 등으로 분화가 가능한 세포
지금까지 DJ-1 단백질이 세포 내에서 항산화 스트레스를 조절하고 세포를 생존시키는 인자로 작용한다는 사실은 잘 알려져 있지만, 세포 밖에서 어떠한 기능을 하는지는 알려진 바가 없다.
연구팀은 두개골이 결손된 동물 모델을 이용해, DJ-1 단백질이 골 결손 부위에서 뼈와 혈관의 형성을 증가시켜 뼈의 재생을 촉진하는 것을 관찰하였다. 또한 DJ-1이 결핍된 쥐가 골절되면 뼈의 재생도 늦어진다는 사실을 확인하였다.
서판길 교수는 “이번 연구로 DJ-1 단백질이 뼈의 재생을 촉진한다는 사실을 밝혀내, 향후 골절이나 골다공증 등 뼈 질환을 효과적으로 치료하는 의약품 개발에 새로운 가능성을 열었다”고 연구의의를 밝혔다.
