노화된 연골을 재생하고 관절염을 멈추는 방법을 발견한 스탠퍼드 과학자들

• 노화로 손상된 연골을 재생하고 무릎 부상 후 관절염 발생을 막는 치료법이 동물 실험과 인간 조직에서 확인됨
• 핵심은 노화와 관련된 단백질 15-PGDH를 억제하는 주사 또는 경구 약물로, 노화된 쥐의 연골이 두꺼워지고 기능이 회복됨
• 이 단백질 억제는 줄기세포를 사용하지 않고 연골세포의 유전자 발현을 젊은 상태로 되돌려 하이얼린 연골 재생을 유도함
• 인간 무릎 치환 수술에서 얻은 연골 조직도 같은 억제제 처리 후 조직 재생의 초기 징후를 보임
• 이 연구는 관절염의 근본 원인을 직접 겨냥한 치료 가능성을 제시하며, 향후 인공관절 수술을 대체할 잠재력을 가짐

노화 연골 재생과 관절염 예방

• 스탠퍼드 의대 연구진은 노화 관련 단백질 15-PGDH를 차단하는 주사로 노화된 쥐의 무릎 연골 손실을 되돌림
  • 같은 치료가 ACL 파열과 유사한 무릎 부상 후 관절염 발생도 억제
  • 치료를 받은 쥐는 움직임과 관절 기능이 크게 개선됨
• 인간 무릎 치환 수술에서 얻은 연골 샘플에서도 새로운 기능성 연골 형성이 관찰됨
• 연구진은 이 접근법이 주사나 경구 약물 형태로 노화 또는 손상된 연골을 복원할 수 있음을 제시

골관절염의 근본적 표적

• 골관절염(Osteoarthritis) 은 미국 성인 5명 중 1명에게 영향을 주며 연간 650억 달러의 의료비를 유발
• 현재 치료는 통증 완화나 수술에 집중되어 있으며, 연골 손상을 되돌리는 약물은 존재하지 않음
• 이번 치료는 질병의 증상 대신 원인 자체를 겨냥함으로써 치료 패러다임 전환 가능성 제시

노화 효소 15-PGDH의 역할

• 15-PGDH는 노화와 함께 증가하는 ‘게로자임(gerozyme)’ 으로, 조직 기능 저하를 유발
  • 이전 연구에서 이 효소를 억제하면 근육량과 지구력이 증가, 반대로 과발현 시 근육이 약화됨
• 15-PGDH는 뼈, 신경, 혈액 세포 재생과도 관련
• 연골에서는 줄기세포 대신 연골세포(Chondrocyte) 가 유전자 발현을 바꿔 젊은 상태로 전환

새로운 조직 재생 경로

• 연구 책임자 Helen Blau는 “줄기세포 없이 성체 조직을 재생하는 새로운 방식”이라며 임상적 잠재력을 강조
• 공동 연구자 Nidhi Bhutani는 “이 억제제가 다른 어떤 약물보다 강력한 연골 재생 효과를 보였다”고 언급
• 인체의 연골은 탄성, 섬유, 하이얼린 세 가지로 구분되며, 이번 연구는 관절의 하이얼린 연골 재생에 초점

연골이 잘 재생되지 않는 이유

• 노화, 부상, 비만 등으로 연골세포가 염증성 분자와 콜라겐 분해 효소를 분비
  • 콜라겐 손실로 연골이 얇아지고 통증과 부종이 발생
• 관절 연골에는 줄기세포가 거의 존재하지 않아 자연 재생이 어렵다는 한계가 있음

프로스타글란딘과 재생의 연결

• 이전 연구에서 프로스타글란딘 E2(PGE2) 가 근육 줄기세포 기능에 필수적임이 밝혀짐
  • 15-PGDH는 PGE2를 분해하므로, 이를 억제하면 근육·신경·뼈·간 등 다양한 조직 재생이 촉진됨
• 이번 연구에서 노화된 쥐의 무릎 연골은 15-PGDH 수치가 두 배로 증가한 것으로 확인

노화된 무릎에서의 연골 재생

• 연구진은 15-PGDH 억제 소분자 약물을 복부 또는 무릎 관절에 주사
  • 두 경우 모두 얇아진 연골이 관절 표면 전반에서 두꺼워짐
  • 재생된 조직은 기능성 하이얼린 연골로 확인
• Bhutani는 “노화된 쥐에서 이 정도의 재생은 놀라운 결과”라고 평가

부상 후 관절 보호 효과

• ACL 유사 부상 모델 쥐에서도 억제제 투여 시 관절염 발생률이 크게 감소
  • 4주간 주 2회 투여 시, 통제군 대비 15-PGDH 수치 절반 수준으로 유지
  • 치료군은 정상에 가까운 보행과 체중 지지 회복
• Blau는 “정상 수준의 PGE2 증가는 염증이 아닌 재생을 촉진한다”고 설명

줄기세포 없이 연골세포 재프로그래밍

• 노화된 쥐의 연골세포는 염증 및 뼈화 관련 유전자가 증가하고 연골 형성 유전자는 감소
  • 치료 후, 15-PGDH 발현 세포 비율이 8%→3% , 섬유연골 관련 세포 16%→8% ,
    하이얼린 연골 관련 세포 22%→42% 로 변화
• 이는 줄기세포 개입 없이 기존 세포의 유전자 패턴이 젊은 상태로 복귀했음을 의미

인간 연골 조직에서의 증거

• 무릎 치환 수술 환자 연골을 15-PGDH 억제제로 1주일 처리한 결과
  • 15-PGDH 발현 세포 감소, 연골 분해 유전자 억제, 하이얼린 연골 재생 초기 징후 관찰
• Bhutani는 “기존 세포의 유전자 발현 변화를 통한 재생 가능성”을 강조

인간 임상시험 전망

• 15-PGDH 억제제의 근육 약화 치료용 1상 임상시험에서 안전성과 활성 확인
• 연구진은 연골 재생용 임상시험 개시를 기대하며, “기존 연골을 다시 자라게 해 인공관절을 피할 수 있다”고 언급
• 연구는 NIH, Baxter Foundation, Li Ka Shing Foundation 등의 지원을 받았으며,
  일부 연구자는 관련 특허를 보유하고 Epirium Bio에 기술이전됨