뼈는 낡은 부분을 깎아내고 새로운 부분을 형성하는 과정을 반복한다. 폐경 이후에는 뼈가 파괴되는 속도가 빨라지고 새롭게 만드는 능력이 떨어지면서 골다공증이 생길 위험이 높아진다. 국내 연구팀이 뼈 생성과 분해를 동시에 조절할 수 있는 새로운 분자 스위치를 찾았다. 골다공증 치료제 개발에 응용될 것으로 기대된다.
서울대는 전양숙 의대 교수 연구팀이 골다공증에서 골 재형성의 불균형을 유발하는 새로운 분자 기전을 규명하고 연구결과를 3일 국제학술지 ‘실험분자의학’에 발표했다고 21일 밝혔다.
폐경 후 발생하는 골다공증은 파골세포의 골흡수가 증가하고 조골세포의 골형성이 감소해 골 재형성 균형이 무너지면서 발생한다. 골다공증은 뼈의 양이 줄고 약해져 골절이 쉽게 일어날 수 있는 골격계 질환이다.
현재 사용되는 골다공증 치료제는 골흡수를 억제하거나 골형성을 촉진하는 방식으로 작용한다. 골흡수와 골형성 이중 효과를 내는 치료제는 투여 기간, 안전성, 비용 등의 문제로 한계가 있다. 골흡수와 골형성을 동시에 조절할 수 있는 새로운 치료제 발굴이 필요한 상황이다.
연구팀은 단백질 기능을 바꾸는 ‘네딜화’라는 반응에 주목했다. 네딜화가 파골세포와 조골세포를 동시에 조절해 뼈 균형을 맞추는 분자 스위치로 작용할 가능성을 규명하고자 한 것이다.
연구팀은 우선 폐경 후 골다공증 환자와 건강한 대조군의 대퇴골두 조직을 비교해 골다공증 환자의 골조직에서 네딜화 관련 인자인 ‘NAE1’과 ‘NEDD8’의 발현이 증가한다는 점을 확인했다. NAE1과 NEDD8의 발현이 높을수록 골밀도 지표인 'T-스코어'가 낮게 나타났다. T-스코어가 낮을수록 뼈 상태가 나쁘다는 의미다.
연구팀은 골다공증 동물모델 유래 파골세포와 조골세포에 네딜화 억제제인 ‘MLN4924’를 처리해 네딜화를 억제했다. 그 결과 파골세포 분화 및 성숙, 골흡수 관련 유전자 발현은 감소하고 조골세포에서의 알칼리성 인산분해효소(ALP) 활성과 석회화, 골형성 관련 유전자 발현은 증가했다. 골밀도와 골량, 골 미세구조가 개선되고 골흡수와 골형성 지표가 회복됐다는 의미다.
연구팀은 파골세포 형성을 조절하는 단백질인 NFATc1이 네딜화 과정을 거치면 골흡수가 촉진되고, 조골세포 형성을 조절하는 단백질인 Runx2가 네딜화 과정을 거치면 골형성이 억제된다는 사실도 확인했다. 네딜화가 골흡수와 골형성을 동시에 조절하는 핵심 조절축이라는 점이 확인된 것이다.
연구팀은 “네딜화가 골흡수와 골형성을 동시에 조절할 수 있는 새로운 이중작용 치료 표적임을 확인했다”며 “네딜화를 조절하면 골흡수 억제, 골형성 촉진을 동시에 유도할 수 있는 새로운 골다공증 치료제를 개발할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
<참고 자료>
doi.org/10.1038/s12276-026-01784-2