세포 속 '지방 처리 기관' 지켜 희귀질환 치료… 경북대 연구팀 새 표적 찾았다

조동형 교수팀, 희귀 유전질환 새 치료 표적 제시
과도한 자가포식·소실 억제 확인… 혁신신약 개발 후속연구 추진
국제학술지 'Signal Transduction and Targeted Therapy' 게재

경북대 생명공학부 조동형 교수. 경북대 제공

세포 안에서 지방을 분해하는 역할을 하는 소기관이 비정상적으로 분해·제거되면서 발생하는 희귀 유전질환을 치료할 새로운 실마리를 경북대 연구팀이 찾아냈다.

경북대 생명공학부 조동형 교수팀은 ㈜오가시스, 한국생명공학연구원과 공동연구를 통해 희귀 유전질환인 '퍼록시좀 생합성 장애(PBD)'의 새로운 치료 표적을 제시했다고 30일 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 'Signal Transduction and Targeted Therapy' 9월 24일 온라인판에 게재됐다.

우리 몸의 세포 안에는 '퍼록시좀'이라는 작은 소기관이 있다. 세포 안에서 지방산을 분해하고 유해한 활성산소를 조절하는 일종의 '지방 처리·해독 기관' 역할을 한다.

문제는 특정 유전자에 이상이 생기면 퍼록시좀이 제 기능을 하지 못하는 데다 세포가 이를 손상된 소기관으로 인식해 지나치게 많이 제거할 수 있다는 점이다. 이 때문에 몸속 지방 대사 등에 문제가 생기면서 '젤웨거 스펙트럼 질환'과 같은 PBD 희귀 유전질환으로 이어질 수 있다.

연구팀은 여기서 '고장 난 퍼록시좀이 너무 빨리 사라지는 것을 막으면 질환을 완화할 수 있지 않을까'라는 데 주목했다.

연구팀은 실제 환자에게서 얻은 세포를 이용해 퍼록시좀을 다시 회복시킬 수 있는 물질을 찾았다. 그 결과 'USP2'라는 단백질의 작용을 억제하는 물질인 'ML364'를 발견했다.

환자 유래 세포에 ML364를 처리하거나 USP2 단백질의 양을 줄이자, 질환으로 인해 감소했던 퍼록시좀의 수가 다시 늘어났다. 퍼록시좀에서 나타났던 병리적 이상도 개선됐다.

쉽게 말해 USP2라는 단백질의 작용을 막아 세포가 퍼록시좀을 지나치게 없애지 못하도록 하자, 세포 안에 필요한 퍼록시좀이 다시 유지되기 시작한 것이다.

연구팀은 이를 통해 퍼록시좀 생합성 장애를 치료할 때 문제가 생긴 퍼록시좀을 단순히 정상화하는 것뿐 아니라, 남아 있는 퍼록시좀이 과도하게 제거되지 않도록 보호하는 방식도 새로운 치료 전략이 될 수 있을 것으로 보고 있다.

다만 이번 연구는 새로운 치료 표적과 가능성을 제시한 단계로, 실제 환자에게 적용할 치료제로 이어지기 위해서는 후속 연구가 필요하다. 조 교수팀은 앞으로 오가시스와 함께 USP2를 표적으로 하는 치료제 개발 연구를 이어갈 계획이다.

조 교수는 "퍼록시좀 생합성 장애에서 퍼록시좀을 보존하는 전략이 질환 관련 이상을 완화할 수 있음을 확인했다"며 "앞으로 USP2를 표적으로 하는 혁신신약 개발을 진행할 계획"이라고 말했다.

한편 이번 연구에는 경북대 김용환 박사 졸업생(현 미국 존스홉킨스의과대학 박사후연구원)과 오가시스 조두신 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 한국생명공학연구원 이규선 박사와 조 교수가 교신저자를 맡았다.