관절염 치료 돕는 핵심 유전자 찾았다

김완욱 가톨릭대 교수팀 연구성과

인테그린,알피에스-3,이와츠 유전자

관절염 회복에 관여하는 것 확인

부작용 없는 치료제 개발에 실마리

이와츠 유전자의 관절염 치료효과 확인 실험. (A)생쥐에서 류마티스 관절염을 일으킨 후 4주(화살표)와 5주(화살표)에 각각 이와츠 유전자를 주사하여 병의 위중도를 조사하니 대조군(분홍색 그래프)에 비해 이와츠 유전자를 탑재한 아데노바이러스를 관절 내에 주사한 생쥐(파란색 그래프)에서 증세가 크게 호전됐다. (B)이와츠 유전자를 탑재한 아데노바이러스를 관절염을 앓는 생쥐의 관절 내에 주사(오른쪽)했더니 유전자를 탑재하지 않은 대조군 생쥐에 비해 관절 붓기(위쪽)와 관절염을 유발시키는 염증세포 및 관절파괴(아래쪽)정도가 감소함을 알 수 있었다. /자료제공=한국연구재단

관절염 회복을 돕는 핵심 유전자가 국내 연구진에 의해 발굴됐다. 관절염 치료방법을 풀 실마리가 될 것으로 기대된다.

한국연구재단은 김완욱 가톨릭대학교 의과대학 교수팀이 관절염 회복 여부를 예측할 수 있는 바이오역할을 할 후보유전자들을 발굴했다고 28일 밝혔다. 유전자명은 각각 ‘인테그린(Itgb1)’, ‘알피에스-3(RPS3)’, ‘이와츠(Ywhaz)’다. 이들 3개 유전자는 관절염 증상이 자연적으로 호전된 관절조직이나 염증억제에 관여하는 면역세포(조절T세포)에서 염증을 없애는 항염물질 생성을 유도하는 것으로 나타났다.

그동안 관절염을 악화시키는 주요 요인으로 자가면역반응이 꼽혀왔다. 일반적으로 생명체의 면역체계는 체내에 세균, 바이러스, 암세포와 같은 이물질(항원)이 발생하면 항체를 생성해 항원을 제거한다. 이 면역체계가 혼돈을 일으켜 정상적인 체내조직을 공격하는 것을 ‘자가면역반응’이라고 하는데 류마티스관절염 등은 바로 이 같은 자가면역체계의 오류로 발병하거나 악화된다. 의학계는 이 같은 자가면역반응을 억제해 염증 악화를 막는 약물을 연구해왔지만 이는 자칫 정상적인 면역기능에도 문제를 일으킬 수 있다는 딜레마로 고민해왔다.

이와츠 유전자를 통한 관절염 회복상태를 체크방법. (A)콜라겐 유도성 관절염이 생긴 생쥐의 혈청에서 이와츠의 농도를 측정해보니 관절염이 최고조(정점)에 이르렀을 때보다 회복단계에서 혈액 내 이와츠의 농도가 증가했다. (B) 65명의 류마티스 관절염 환자에서 항류마티스 약물을 투여하기 전과 투여 후 6개월에 순차적으로 이와츠의 농도를 측정해보니 치료약물에 반응이 좋았던 환자에서는 약물치료 후 이와츠 농도가 증가했다. 반면 보통의 반응을 보인 환자에선 농도변화가 없었으며 반응이 전혀 없었던 환자에서는 이와츠 농도가 오히려 감소했다. /자료제공=한국연구재단

김 교수팀은 이 같은 딜레마를 풀기 위해 연구에 나섰다. 생명체 스스로 관절염을 호전시키는 과정에서 관여하는 핵심 생체분자를 파악한다면 정상 면역반응에 영향을 주지 않으면서도 관절염을 치료할 수 있는 단서를 잡을 수 있다고 본 것이다. 우선 중증 관절염을 앓다가 자연적으로 호전된 생쥐를 연구 대상으로 삼았다. 해당 생쥐의 관절조직을 채취해 3만개 이상의 유전자 중 185개를 선별했다. 이후 면역학적 실험을 통해 ‘인테그린(Itgb1)’, ‘알피에스-3(RPS3)’, ‘이와츠(Ywhaz)’를 관절염 회복의 바이오마커 역할을 할 핵심 유전자로 발굴할 수 있었다. 이들 3개 유전자는 병든 면역세포에 작용해 해로운 작용은 억제하면서도 관절염을 회복시키는 데 관여하는 것으로 나타났다.

특히 3개 핵심유전자중 이와츠 유전자는 류마티스 관절염을 앓는 생쥐의 관절에 주사되자 증상 호전을 보였다. 또한, 65명의 류마티스 관절염 환자의 소변 내 이와츠 농도분석 결과 약물 반응성이 좋았던 환자를 모니터링한 결과 항류마티스 약물을 투여하기 전에 비해 투여 후 이와츠 농도가 증가하였으나 그렇지 않은 환자에서는 오히려 감소했다고 연구진은 설명했다. 따라서 이와츠 유전자가 관절염과 관련해 부작용이 적은 치료표적이자 회복을 예측할 수 있는 바이오마커로 활용될 수 있다는 게 연구진의 판단이다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구성과는 지난 14일 기초의학 분야의 국제학술지인 ‘저널 오브 클리니컬 인베스티게이션(Journal of Clinical Investigation)’온라인판에 게재됐다. 또 다른 국제학술지인 ‘네이처 리뷰 류마톨로지(Nature Reviews Rheumatology)’는 이번 연구 성과를 하이라이트 이슈로 선정했다. /민병권기자 [e-mail]