관절염으로 인한 연골 파괴에 효과 있는 분자 개발되다

2019-02-14 09:42:05 최재은 기자
▲65세 이상의 고령자에게 관절염은 일반적인 증상이다(사진=ⓒ셔터스톡)

관절염은 관절에 염증이 생기는 것으로 100가지 이상의 유형이 있다. 이는 관절염마다 각기 다른 원인과 치료법이 있다는 것을 의미한다. 그 중 대표적으로 알려진 두 가지 유형의 관절염은 류마티스성 관절염(RA)과 골관절염(OA)이다. 모든 인종과 성별, 연령대의 사람들은 관절염에 걸릴 수 있지만 보통 65세 이상의 사람들에게서 주로 나타난다.

관절염의 증상

관절염의 일반적인 증상에는 부기와 경직, 관절통이 있다. 미국의 관절염재단(Arthritis Foundation)에 따르면, 관절염 증상은 중증, 중등도, 경증으로 나눌 수 있으며 증상이 나타났다 사라지기를 반복할 수도 있다.

관절염의 원인 중 하나는 연골이 상당수 줄어든다는 것이다. 연골은 관절이 충격을 받으면 발생하는 충격과 압력을 흡수해 관절을 보호하는 탄력적이지만 단단한 연결 조직이다.

최근, 매사추세츠공과대학(MIT) 연구팀이 손상된 조직을 치료하기 위해 연골에 직접 약물을 처치할 수 있는 분자를 개발했다.

이번 연구의 선임 저자인 MIT 화학공학과 폴라 해몬드 교수는 새로 개발한 물질이 손상에 노출됐거나 손상이 진행 중인 세포를 직접 표적으로 삼아 기능할 수 있다고 설명했다. 그리고 이 분자를 변형시켜 여러 종류의 치료법에 도입할 것이라고 덧붙였다.

연구팀은 실험 치료제인 인슐린유사 성장인자(IGF-1)에 새로운 개발 분자를 적용한 후 관절에 약물을 직접 주사해 연골 파괴를 예방할 수 있었다. 연구팀은 사람의 노화 또는 인대 부상으로 인해 연골이 서서히 마모돼 유발하는 진행성 질병인 골관절염에 이 방법이 효과적일 것이라고 주장했다.

동물 연구 대 임상 연구에서의 골관절염 치료제

동물 연골 재생에 IGF-1의 효능을 입증한 여러 연구들이 과거 발표됐지만, 임상시험에서 뛰어난 결과를 도출한 골관절염 치료제는 몇 가지가 되지 않는다. MIT 연구팀은 약물이 연골세포에 도달하기 전에 관절에서 이미 제거되기 때문이라고 분석했다.

따라서 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 연골을 통해 문제 부위에 직접 도달할 수 있는 물질을 개발한 것이다.

새로 개발된 분자

새로 개발된 분자는 구형의 형태로 덴드리머(가지가 있는 나무 모양의 구조)를 가지고 있거나 중심에서 분열된 분자 형태를 띠고 있다. 그리고 가지의 각 끝에는 양전하가 있어 음전하와 연결될 수 있다. 일부 전하는 친수성을 가지고 있거나 PEG라고 하는 단형 폴리머로 교체할 수 있다. 그 취지는 부분적으로 양전하를 덮거나 표면 주위에서 돌아야 하기 때문이다. 그리고 IGF-1은 어느 표면에든 부착될 수 있다.

앞서 말한 입자를 관절에 주사하면 입자는 즉시 연골 표면에 코팅되어 전체로 확산된다. 이 방법은 약물이 없어지거나 씻기는 것을 방지하기 때문에 기존 방법에 비해 치료 효과가 높다.

선임 저자인 브렛 가이거 박사는 “신물질이 조직에 결합 및 분리가 가능한 최적의 전하 범위를 가지고 있다"고 말했다. 하지만 그와 동시에 한 표면에만 영구적으로 붙어있게 만들 수도 있다고 덧붙였다.

게다가, 새로 개발한 구형의 분자는 조직이 확장되는 범위까지 이동이 가능하다는 장점이 있다.

▲IGF-1은 연골 파괴 예방에 효과가 있는 것으로 입증됐다(사진=ⓒ셔터스톡)

연구팀이 입자를 연구 대상인 실험쥐의 무릎 관절에 주사한 결과, 관절에 남아있는 약물 농도는 최대 30일까지 지속돼 치료 효과를 내기에 충분했다. 이 실험 결과가 사람에게도 효과적이라는 사실을 입증하게 되면, 수많은 환자들은 격주 또는 월 단위로 처방 받는 관절 주사로 치료 효과를 볼 수 있을 것이라는 전망이다.

한편, 사우스캘리포니아의과대학의 연구팀도 지난 해 자체적인 분자를 개발했다. 이 연구팀의 특이점은 관절통 환자의 연골을 자라게 할 수 있다는 것이다. 데니스 이브신코 박사는 분자를 개발해 연골 성장 및 분화 조절자(Regulator of Cartilage Growth and Differentiation)라는 의미의 RCGD 423이라는 이름을 붙였다.

이 분자는 연골의 성장을 촉진하는 것 외에도 연골 퇴행을 유발하는 염증을 예방하는 데에도 도움이 됐다. 이브신코 박사는 연구 취지는 중등도 수준의 관절염을 치료할 수 있는 주사 요법을 개발해 관절염 진행을 늦추는 것이라고 밝혔다. 이브신코 박사 연구팀은 현재 임상시험을 요청한 상태다. 임상시험을 통해 효과가 입증되면 관절 교체 수술은 더 이상 필요 없을 수도 있다.

[메디컬리포트=최재은 기자]

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