바이오인

면역반응 제어를 통한 치주질환 예방 및 치료과정 규명

치주질환 치료한계를 극복한 생리활성 펩타이드 활용 가능성 기대

□ 풍치라고 불리는 만성 염증성 질환인 치주질환*. 국내 연구진이 치주질환을 예방하고 치료할 수 있는 약물 개발의 가능성을 제시하였다.

* 치주질환(풍치) : 치아주위 잇몸의 염증성 질환으로, 병의 정도에 따라 치은염과 치주염으로 구분함. 치주질환이 지속되면 치주낭 형성, 잇몸 퇴축과 함께 치주인대와 잇몸뼈의 파괴가 일어나 치아가 탈락 될 수 있음

□ 한국연구재단(이사장 이광복)은 민병무 명예교수(서울대학교) 연구팀이 인체 단백질에서 발굴한 생리활성 펩타이드로 염증반응과 면역반응을 제어시켜 치조골 즉, 잇몸뼈 흡수를 억제시키고 소실된 잇몸뼈 회복 가능성을 확인하여 치주질환 예방 및 치료과정을 규명했다고 밝혔다.

□ 21년 다빈도 질병 통계에 따르면 치은염 등의 치주질환은 국내 1위에 이르는 다빈도 질환으로, 전 세계 인구의 11% 이상이 중증 치주질환 환자로 보고되었다.

○ 치주질환은 치아상실로 인한 저작기능 감소로 이어질 뿐 아니라, 치주질환 유발균 또는 사이토카인*과 같은 세균 유래 염증물질이 전신을 타고 돌면서 심혈관, 뇌혈관 질환 등을 일으키는 원인으로 작용할 수 있다.

* 사이토카인 : 혈액 속에 함유되어 있는 비교적 작은 크기의 면역단백질 중 하나임

□ 치주질환은 치아표면에 끼는 플라크(치태)의 세균성 항원이 잇몸조직 내로 들어와 일으키는 면역반응에 의해 발생하는데,

○ 조직 손상이 실제로 세균감염에 의한 것이 아니라 숙주 면역반응에 의해 발생한다는 점에서 다른 감염성 질환과 비교해 독특한 특성을 가진다.

○ 다만 아직까지 치주질환 치료제 개발은 미미하며, 치석제거술 등의 기계적요법*이나 항감염요법**은 염증을 제거하거나 잇몸뼈 소실을 일부 예방하는 정도로만 활용이 가능하다.

* 기계적요법 : 치주질환 치료는 병의 정도에 따라 잇몸 상방의 치석과 치태를 제거하는 치석제거술(스케일링), 치근면에 존재하는 치석과 불규칙하고 거친 상아질, 백악질을 제거하여 매끈한 치근면을 만드는 치근활택술, 잇몸 하방 치근면에 부착된 치석과 염증성 잇몸을 제거하는 치은연하소파술 등을 주로 시행함

* 항감염요법 : 잇몸 하방의 세균과 염증을 줄이기 위해 치주낭 내의 괴사조직 제거, 소독제로 치주낭 세척, 전신성 항생제 투여 등을 일부 시행하기도 함

□ 이에 연구팀이 선행연구를 통해 비트로넥틴*에서 발굴한 생리활성 펩타이드**를 치주낭과 잇몸에 국소 투여한 결과, 잇몸 섬유모세포에서 염증매개체생성을 감소시켜 염증반응을 제어하는 것을 확인하였다.

* 비트로넥틴 : 혈청, 뼈기질에서 많이 발견되는 뼈의 여러 생리과정에 관여하는 단백질

* 펩타이드 : 소수의 아미노산이 연결된 아미노산 중합체

○ 또한, 펩타이드가 치주질환 환자에서 많이 생성되는 RANKL*과 인터루킨-17A**의 발현을 감소시킴으로써 숙주 면역반응 조절에 기여하였다.

* RANKL : 골수 계통의 세포에서 수용체인 RANK에 결합하고 파골세포 분화 및 활성화의 핵심인자임

* 인터루킨-17A : 활성화된 T림프구에서 생성되는 전염증성 사이토카인(면역단백질)으로 파골세포 분화 유도인자임

○ 따라서 펩타이드가 골모세포* 분화를 촉진시켜 잇몸뼈 생성을 유도하는 동시에 숙주 면역반응 조절로 파골세포** 분화와 골흡수능을 억제시킴으로써 잇몸뼈 흡수 또한 억제할 수 있음을 동물 실험을 통해 확인했다.

* 골모세포 : 간엽줄기세포에서 유래되어 뼈를 만드는 세포

* 파골세포 : 단핵구와 대식세포 계열에서 유래된 다핵세포로 뼈를 파괴하는 세포

□ 민병무 교수는 “이번 연구를 통해 인체 단백질 유래 펩타이드가 골개조(뼈재형성)*를 촉진시키는 것을 확인하였으며, 지속적 연구를 통해 치주질환을 예방하고 치료하는 약물로써 펩타이드의 활용 가능성을 입증할 수 있을 것으로 기대한다”며 연구의 의의를 설명했다.

* 골개조(뼈재형성) : 성숙한 뼈조직이 뼈흡수에 의해 골격에서 제거되고 새로운 뼈조직이 형성되는 평생 과정

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 치의학분야 국제학술지 ‘임상 치주학 저널(Journal of Clinical Periodontology)’에 5월 30일 게재되었고, 표지 논문으로 선정되었다.

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.

1. 연구의 필요성

○ 치은염과 치주염으로 구성된 치주질환은 치아주위 잇몸의 병원성 세균이 일으키는 만성 염증성 질환으로 염증반응과 치조골(잇몸뼈) 흡수가 특징이다. 국내의 경우 건강보험심사평가원(2021년)의 자료에 따르면 1위의 다빈도 질환으로 심각한 공중보건문제이다. 미국의 경우 국민건강영양조사에 따르면 30세 이상 성인의 약 42%가 치주질환을 앓고 있으며, 7.8%는 중증 치주염으로 고통받고 있다. 이와 같이 치주질환은 세계적으로 가장 만연한 만성 염증성 질환으로 세계 인구의 11%인 7억명 이상이 중증 치주염환자로 보고되었다.

○ 치주질환에 이환되면 잇몸뼈 흡수로 인해 궁극적으로 치아탈락을 초래하므로 환자의 삶의 질에 심각한 영향을 미치고, 큰 사회적· 경제적 부담을 야기시킨다. 더욱 심각한 것은 치주질환은 심혈관질환, 뇌혈관질환, 대사 및 내분비질환, 호흡기질환, 비만 등 여러 전신질환의 발병과 밀접히 관련되어 전신질환에 미치는 영향이 지대하다는 점이다.

○ 그러나 현재까지 치주질환 치료제 개발은 미미하다. 치주질환 치료법인 기계적요법이나 항감염요법은 염증을 제거하고 진행성 잇몸뼈의 소실을 예방하는 것이다. 그러나 이미 흡수된 잇몸뼈를 원래 수준으로 복원할 수는 없다. 그러므로 치주질환도 미리 예방하고 조기에 치료하는 것이 무엇보다 중요하다.

○ 본 연구팀은 치주질환을 근본적으로 치료할 수 없는 이유가 염증반응을 억제하고 면역반응을 조절하여 뼈재형성을 촉진시킬 수 있는 치료물질이 개발되지 못한 때문이라고 가정하였다. 이에 연구팀이 발굴한 인체 단백질 유래 생리활성 펩타이드를 사용하여 치주질환 예방 및 치료에 미치는 효과에 관하여 연구하였다.

2. 연구내용

○ 생리활성 펩타이드 VnP-16은 사람 치주인대세포의 세포거동과 골모세포로의 분화를 촉진시켜 잇몸뼈 형성을 유도할 수 있음을 규명하였다.

○ 펩타이드는 치주질환 발생에 기여하는 주요 세포유형인 사람 잇몸 섬유모세포에서 염증매개체(전염증성 사이토카인, 프로스타글란딘 E2, 기질 금속단백질분해효소)의 생성을 감소시켜 염증반응을 억제하였다. 또한, 사람 T림프구에서 CD4+/RANKL+, CD4+/interleukin(IL)-17A+/RANKL+ 및 CD8+/RANKL+ T림프구의 비율과 RANKL과 IL-17A 생성을 감소시켜 숙주면역반응을 조절함으로써 잇몸뼈 흡수를 억제하였다.

○ 펩타이드는 치주염 동물모델(흰쥐 및 생쥐)에서 잇몸뼈 소실을 억제하고, 또한 소실된 잇몸뼈를 회복시켰다. 즉, 치주질환에서 보이는 잇몸뼈 소실을 예방하고, 나아가 회복시킬 수 있는가에 대한 가능성을 제시하였다.

○ 펩타이드는 치주염 동물모델에서 골모세포 분화를 촉진시켜 잇몸뼈 형성을 촉진하고, 동시에 RANKL과 IL-17A 발현을 억제시켜 파골세포 분화와 골흡수능을 감소시켜 잇몸뼈 흡수를 억제시킴을 규명하였다. 즉, 치주염에서 잇몸뼈 소실 예방 및 회복과정을 규명하였다.

○ 이 결과는 생리활성 펩타이드 VnP-16이 치주질환환자에서 골모세포 분화를 촉진하고 염증반응과 면역반응을 제어함으로서 잇몸뼈 소실을 예방하고 나아가 회복시킬 수 있음을 의미한다. 즉, 펩타이드가 치주질환 예방 및 치료제로 작용함을 규명한 것으로 ‘왜 치주질환이 완치될 수 없는가?’라는 의학적 난제에 대한 실마리를 제공하였다.

3. 연구성과/기대효과

○ 인체 단백질 유래 작은 크기의 생리활성 펩타이드는 인체에 적용 시 면역거부반응을 보이지 않아 치주질환 예방 및 치료 가능성을 열었다는 데 중요한 의미가 있다.

○ 또한 VnP-16 펩타이드는 여러 유형의 용해성 골질환을 치료할 수 있는 펩타이드 원천기술이다. 즉, VnP-16은 치주질환뿐만 아니라 척추관절염*이 유도된 실험동물에서 척추관절염 치료효과를 보였다 (PLoS One, 17(1):e0262183, 2022). VnP-16은 다양한 용해성 골질환에서 어느정도 치료효과 가능성을 보여 펩타이드 원천기술 이라고 할 수 있다.

* 척추관절염(spondyloarthritis) : 강직성 척추염과 이와 임상적, 유전적 특징을 공유하는 만성 염증성 류마티스질환임

○ 중증 치주질환은 다빈도 질환으로 세계적으로 7억명 이상이 치료를 필요로 하는 점을 감안할 때, 치주질환 치료제 개발이 완료되면 산업･과학･사회적 파급효과가 클 것으로 예상된다.

○ 이 연구를 통해 생리활성 펩타이드 VnP-16은 염증반응과 면역반응을 제어하여 뼈재형성을 촉진시킴으로써 잇몸뼈 소실을 예방하고 소실된 잇몸뼈를 회복시킴을 치주질환 동물모델에서 규명, 핵심적인 작용기전을 밝힌 것이다.

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.