서울대 연구팀, 골다공증 치료 새 메커니즘 규명

레이저 기반 세포 분리 기술로 조골세포 활성 기전 최초 확인

서울대학교 공과대학과 의과대학 공동 연구팀이 골다공증 치료 효율을 높일 수 있는 새로운 생물학적 메커니즘을 규명했다. 특히 레이저 기반 세포 분리 기술을 활용해 기존에 분석이 어려웠던 조골세포의 활성 기전을 밝혀낸 점에서 주목된다.

서울대 공대 전기정보공학부 권성훈 교수 연구팀과 의대(보라매병원) 내분비대사내과 김상완 교수팀은 공동 연구를 통해 골 형성을 조절하는 새로운 신호 전달 체계를 확인하고, 기존 치료제 대비 효능을 높일 수 있는 약물 조합 전략을 제시했다고 밝혔다.

골다공증은 골량 감소와 미세구조 손상으로 인해 골절 위험이 크게 증가하는 질환으로, 고령화가 진행될수록 치료 수요가 확대되고 있다. 기존 치료제는 골 흡수를 억제하거나 골 형성을 촉진하는 방식으로 작용하지만, 장기 사용 시 부작용과 효과 한계가 지적돼 왔다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 조골세포의 활성 기전을 정밀하게 분석하는 데 집중했다. 조골세포는 뼈 표면에 밀착된 형태로 존재해 기존 방식으로는 손상 없이 분리·분석이 어려웠다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 레이저 기반 세포 분리 장비(SLACS, Spatially resolved laser activated cell sorter)를 개발했다. 이 장비는 적외선 레이저에 반응하는 특수 구조를 활용해 원하는 세포만을 선택적으로 분리하는 방식으로, 세포의 위치 정보를 유지하면서도 손상을 최소화하는 것이 특징이다.

해당 기술을 통해 연구팀은 뼈 조직 내 조골세포를 정밀하게 분리하는 데 성공했으며, 전사체 분석을 통해 골 형성을 조절하는 주요 신호 경로를 규명했다. 특히 기존에 알려진 WNT 신호 전달 체계 외에도 TGF-β 신호가 조골세포의 성숙과 골 생성 효율에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다.

연구팀은 이 두 가지 경로를 동시에 활용하는 복합 치료 전략도 제시했다. 기존 치료제인 로모소주맙과 TGF-β 조절 항체를 병용한 결과, 단일 약물 대비 골 형성 효율이 향상되는 것으로 나타났다. 이는 차세대 골다공증 치료 접근법으로 활용될 가능성을 보여준다.

이번 연구는 공학과 의학이 결합된 공동 연구를 통해 성과를 도출했다는 점에서도 의미가 있다. 공대 연구팀은 세포 분리 기술을 개발하고, 의대 연구팀은 전임상 실험을 통해 치료 효과를 검증하며 기초 연구와 임상 적용을 연결했다.

한편, SLACS 기술은 이미 산업 적용 단계에 진입한 것으로 알려졌다. 해당 기술은 ‘코스모소트(CosmoSort)’ 장비로 상용화돼 글로벌 연구기관과 제약사에서 활용되고 있으며, 세포 분석 정밀도를 높이는 핵심 장비로 평가받고 있다.

연구팀은 이번 기술이 골다공증뿐 아니라 암, 면역 질환 등 다양한 질환의 신약 개발 과정에서도 활용될 수 있을 것으로 보고 있다. 특히 세포 수준에서 약물 반응을 정밀하게 분석할 수 있어 신약 개발 기간 단축에 기여할 것으로 기대된다.