[한국기술뉴스] 퇴행성 관절염의 원인으로 지목되고 있는 연골세포 노화의 원인이 밝혀졌다. 서울대학교 생명과학부 김진홍‧이병재 교수팀은 “Selenophosphate synthetase 1 deficiency exacerbates osteoarthritis by dysregulating redox homeostasis” 논문을 통해 셀레늄 대사작용에 의한 관절보호 효능을 규명하고 이에 기반한 퇴행성관절염의 치료전략에 대한 실마리를 제시하였다. 본 연구결과는 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션誌에 2022년 2월 9일자로 게재되었다.

퇴행성관절염은 관절을 많이 사용함에 따라 연골이 닳아 없어지는 질병으로 나이가 들면서 유병률이 증가한다. 연골의 퇴행으로 인해 관절을 움직일 때마다 통증, 움직임의 제한 등이 동반되기 때문에 환자의 삶의 질이 크게 떨어진다. 퇴행성관절염 환자는 세계적으로 60세 이상 인구 29.5%에 달하며, 인구의 고령화에 따라 환자의 수가 계속 증가할 것으로 예상된다.

퇴행성관절염의 근본적 치료제는 전무한 상황이다. 현재로서는 퇴행된 연골을 인공관절로 치환하는 인공관절치환술이 최선의 방법이지만 이 역시 근본적인 해결책은 되지 못하고 있다. 따라서 퇴행성관절염의 발병 기전 연구를 통한 새로운 치료전략의 발굴이 필요하다. 최근 국내 연구팀이 셀레늄 대사의 항산화 개념을 연골조직에 적용하여 연골세포의 노화를 막고 퇴행성관절염을 완화하는 연구성과를 거두었다.

퇴행성관절염은 연골세포 내 산화환원 항상성이 깨지면서 나타나는 세포노화가 원인으로 알려져 있는데, 본 연구팀은 연골세포 내 산화환원 항상성을 유지하는 조절자로서 셀레늄 대사 효소 SEPHS1을 규명하였다. 연구의 제1저자인 강동현 박사와 이지연 박사과정 학생은 퇴행성관절염 연골세포에서 SEPHS1의 발현이 감소하면서 항산화 기능을 가진 셀레늄단백질의 발현이 현저히 줄어들었고, 그 결과 DNA 손상과 세포노화 현상을 동반하면서 퇴행성관절염이 진행되는 것이 관찰되었다. 이러한 병리학적 현상이 항산화제 투여를 통해 사라지는 것을 분자생물학적 수준에서뿐만 아니라 퇴행성관절염 동물모델을 이용한 조직학적, 행동학적 수준에서까지 보임으로써, 연골세포 노화를 막을 수 있는 조절자 SEPHS1을 이용한 퇴행성관절염 치료에의 길을 최초로 제시하였다. 서울대학교 생명과학부 김진홍 교수 연구팀과 이병재 교수 연구팀이 서울특별시보라매병원, 분당서울대병원, 미국 Harvard Medical School, 미국 국립보건원 (NIH) 연구팀과 함께 수행한 이번 연구는 서경배과학재단, 한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 등의 지원으로 수행되었다.

본 성과는 항산화 기능이 제시되었던 셀레늄 대사과정과 퇴행성관절염 간의 인과관계를 밝힌 최초의 연구라는 점에서 그 의의가 있다. 또한 SEPHS1의 감소 현상이 노화나 물리적 충격 등의 스트레스를 받은 연골세포의 노화 원인이라는 것을 밝혔다는 데 의미가 있다. 본 연구의 내용은 셀레늄의 식이와 체내 셀레늄 대사 모두가 관절의 건강을 보존하는 데 중요하다는 것을 제시하였다. 셀레늄 식이를 통한 퇴행성관절염 치료전략은 치료제나 수술에 비해 환자에게 진입 장벽이 낮기 때문에 미래에 다양한 계층의 수요를 만족할 수 있을 것으로 기대된다.

서울대학교 생명과학부 이병재 교수는 "세포 내 셀레늄의 대사 이상이 질병의 원인이 된다는 생물학적 근거를 제시했다는 데 큰 의의가 있다”라고 답했다. 서울대학교 생명과학부 김진홍 교수는 “본 연구결과를 바탕으로 관절을 효과적으로 보호할 수 있는 셀레늄 섭취방법을 개발할 것”이라고 향후 계획을 밝혔다.