바이오인

핵심내용

치아뿌리의 형성에 핵심인 유전자를 찾아내다
- 치주질환 치료 및 첨단 바이오 치아 제작기술의 단초 제공 -

□ 국내 연구진이 치주조직과 함께 턱뼈에 치아를 유지시키는 중요한 부위인 치아뿌리*의 형성을 조절하는 핵심 유전자(오스테릭스)를 발견하고, 그 기능을 밝혀냈다. 현대사회의 대표적인 고질병인 치주질환을 효과적으로 치료하고, 손상된 치아와 치주조직을 대체할 수 있는 바이오 치아** 제작기술 연구를 촉진할 것으로 기대된다. 

* 치아뿌리(tooth root) : 표면으로 보이는 치아머리(tooth crown) 아랫부분으로 치주조직과 함께 턱뼈와 치아를 연결하고 고정시켜주는 부분(용어설명 참조), 치아의 형성과정에서 치아머리가 먼저 생기고, 치아뿌리가 나중에 만들어짐
** 바이오 치아(bio-engineered tooth) : 줄기세포를 이용해 인공적으로 제작된 치아로서, 사람 치아와 같은 구조이기 때문에 기존의 보철치료 또는 임플란트의 부작용 등 한계를 뛰어넘는 첨단 바이오의료 기술, 영국과 일본 등 전세계적으로 활발히 연구중

  o 전북대 조의식 교수(교신저자)가 주도한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 치의학 분야 권위지 국제치과연구학회지(J Dent Res) 온라인판(1월 7일자)에 게재되었다.
(논문명 : Osterix regulates tooth root formation in a site-specific manner)

□ 치아의 유지에 있어 치아뿌리는 매우 중요한 부분이나, 대부분의 연구는 치아머리 부분에 집중되어, 지금까지 치아뿌리의 형성과정과 조절인자에 대해서는 잘 알려지지 않았다. 다만, 치아머리의 형성과정과는 다른 조절기전이 있을 것으로 추정되었다.

  o 이에 연구팀은 치주질환 등을 극복하기 위해 치아뿌리 형성 기전을 밝히는 연구에 집중해 왔으며, 지난 ’13년 1월 치아 상아질과 치아뿌리 형성에 있어 베타카테닌 단백질이 필수임을 밝혀낸 바 있다.

□ 꾸준히 연구한 결과, 치아뿌리 형성 과정에서 오스테릭스*가 없으면 상아모세포**가 성숙되지 못해, 결국 치아뿌리가 제대로 만들어지지 않는다는 사실 또한 밝혀냈다.

* 오스테릭스(Osterix) : 뼈와 상아질(치아의 대부분을 구성하는 경조직)의 형성과정에서 세포의 분화를 조절하는 단백질 
** 상아모세포(odontoblast) : 상아질의 기질을 분비하고 석회화를 유도하는 세포 
  o 분화중인 상아모세포에서 오스테릭스가 만들어지지 않도록 한 생쥐를 관찰한 결과, 치아머리는 정상적으로 형성되나, 치아뿌리는 짧고 매우 얇은 비정상적인 형태로 형성됨을 확인, 치아뿌리를 만드는 상아모세포의 분화과정에서 오스테릭스가 필수임을 밝혀냈다.

□ 조의식 교수는 “연구진이 새로 밝혀낸 치아뿌리 형성 조절기전은 치주질환의 근본적인 치료와 향후 바이오 치아를 제작하는 데에 핵심적인 부분”이라며, “상실된 치아와 치주조직 재생 등 치료법 개발과 함께 바이오 치아 연구에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

상세내용

연 구 결 과  개 요

1. 연구배경
 치주질환은 대부분의 성인에서 발병하고 있는 대표적인 만성질환이다. 이와 같은 치주질환의 근본적인 치료를 위해서는 치아를 악골에 유지시켜주는 부분인 치아뿌리와 치주조직의 형성과정에 대한 이해가 필수적이다. 그러나 현재까지는 치아뿌리와 치주조직의 형성을 조절하는 신호전달에 대해서 잘 알려져 있지 않아 질환에 의해 손상된 치주조직을 치유하고 재생하기 위한 치료적 접근이 제한되어 왔다.
  상아질은 치아머리뿐만 아니라 치아뿌리의 대부분을 구성하는 석회화된 경조직으로 치성간엽(dental mesenchyme)으로부터 기원하여 특수하게 분화되는 상아모세포(odontoblast)에 의해 형성된다. 현재까지 상아모세포의 분화를 조절하는 인자에 대해서는 알려지지 않고 있다. 뿐만 아니라 치아를 악골에 유지시키는데 있어서 중요한 역할을 하는 치아뿌리를 형성하기 위한 상아모세포의 분화조절기전과 치아뿌리의 형성과정에 대해서는 밝혀져 있지 않다.
 
2. 연구내용
  상아질은 뼈와 기질적으로 매우 유사한 경조직이며, 오스테릭스는 뼈를 형성하는 뼈모세포의 분화과정에서 필수적인 역할을 하는 전사인자로서 잘 알려져 있다. 본 연구진은 상아질의 형성과정에서 오스테릭스의 역할을 알아보기 위해, 분화중인 상아모세포에서 특이적으로 오스테릭스 유전자가 제거되는 조직특이적 유전자적중생쥐를 제작하여 분석하였다.
  태어난 지 한 달된 생쥐를 대상으로 촬영한 micro-CT 영상과 염색한 치아절편을 관찰한 결과, 치아머리와 치아뿌리가 정상적으로 형성되는 정상생쥐와는 달리 유전자적중생쥐에서는 치아머리는 정상적으로 형성되는 반면에 상아모세포의 분화이상에 따라 치아뿌리는 짧고, 매우 얇은 상아질이 치아뿌리 분지부에서 형성됨을 확인하였다. 세포내외에서 단백질의 분포를 확인할 수 있는 면역조직염색을 통해 유전자적중생쥐의 상아모세포에서 오스테릭스가 성공적으로 제거되었음을 확인하였고, 분화된 상아모세포를 표지하는 단백질들 또한 관찰되지 않음에 따라, 분자 수준에서도 상아모세포의 분화가 차단되었음을 확인하였다. 
  이와 같은 연구결과는 정상적인 상아질과 치아뿌리를 형성하기 위해서는 오스테릭스가 필수적인 조절인자임을 의미한다.
  
3. 기대효과
  위와 같은 결과들을 통해 치아뿌리 형성과정에서 오스테릭스가 상아모세포의 분화와 성숙을 조절하는 필수적인 인자임을 알 수 있다. 치아뿌리 상아모세포 분화와 기질분비 조절에 대한 본 연구는 향후 손상된 치아 및 치주조직의 재생을 달성하는데 있어서 핵심적인 부분으로 상실된 치아를 대체할 바이오 치아 실현에 기여할 것으로 기대된다. 

연 구 결 과 문 답

...................(계속)

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