당뇨환자의 증가 추세 속에서, 골유착율이 떨어지는 당뇨환자들에 대한 임플란트 시술은 많은 치과의사들의 골칫거리.

이재훈 교수(연세치대병원 보철과장)가 당뇨환자에서 활성도가 떨어지는 골생성 촉발 전사인자(Transcription factor) ‘HIF-1α’를 외부에서 주입해 골생성을 활성화 시키는 기술을 개발, 임상적용 가능성을 가시권으로 끌고 와 눈길을 끈다. 

최근 유명 의학저널 ‘Molecules’에 실린 이 교수의 논문 ‘Therapeutic Effects of HIF-1α on Bone Formation around Implants in Diabetic Mice Using Cell-Penetrating DNA-Binding Protein’에서는 당뇨 쥐 실험을 통해 당뇨환자 임플란트 시술에 있어 HIF-1α 주입이 임플란트 주변 골 형성과 유착을 향상시킨다는 것을 증명해 냈다. 또 HIF-1α에 의해 발생하는 하위 유전자들의 발현이 뼈의 치유에 긍정적인 영향을 미친다는 사실도 밝혀냈다.

HIF-1α는 골절이나 뼈 삭제 수술 후 뼈가 치유되는 과정에서 발현되며 혈관의 형성을 촉진시킨다. 골절 등으로 인해 혈관이 손상돼 오는 저산소 상황에서 발현이 촉진 돼 혈관의 생성을 돕는 것.

그러나 당뇨환자에서는 지방산(Fatty acids)이 무산소성 해당작용(Anaerobic glycolysis)을 억제하고, 이것이 숙신산염(Succinate)의 농도를 줄여 HIF-1α 축적을 억제해 골생성이 제대로 이뤄지지 않는 상황이 발생한다. 이는 특히 조절되지 않는 당뇨환자에서 치명적인 것으로 보고되고 있다.

이 같은 기전에 착안, 이재훈 교수는 HIF-1α를 외부에서 주입하는 방안을 고안해 효과를 입증했다.

특히, 이번 실험 과정에서 눈에 띄는 것은 HIF-1α를 전달하는 방식이다. 기존에는 수술 과정에서 성장인자를 임플란트 주변에 단백질의 형태로 직접 전달하는 방식만 고려할 수 있었다. 그러나 이번 연구에서는 PTD(protein transduction domain)라는 전달체에 HIF-1α를 연결해 세포핵까지 전달하는 방식을 사용했다. 이는 주사를 통해 국소적인 부위에 필요한 시기마다 주입할 수 있다는 장점이 있다.

또 HIF-1α는 생체 내 원래 존재하는 물질을 활용하는 것이기에 다른 성장인자에 비해 합병증이 적은 것도 특징이다. 최근 골 형성을 증가시키기 위해 사용되는 BMP는 농도나 양 조절이 어렵고, 이상 면역반응을 일으키는 경우가 있어 한정된 경우에만 사용해왔다. 하지만 HIF-1α를 사용하는 방법은 자연적인 치유 방법과 같이 혈관의 형성을 촉진시키고 자연스럽게 골 형성을 촉진시킨다는 점에서 높게 평가받고 있다.

이재훈 교수는 “HIF-1α는 당뇨환자에서 뿐 아니라 일반적인 임플란트 시술에서도 골 형성 촉진을 활성화 시키는데 유의미한 결과를 보였다. 또 나아가 일반적인 골절이나 상처 치유 등 치의학분야 뿐 아니라 암이나 안과치료 등 의학분야 전반에서의 활용성도 높다”며 “올해 상반기 복지부 신약개발 연구비 수주를 목표로 임상분야 적용에 속도를 내려 한다. 이 같은 유전자기술 중개연구를 통해 치의학의 위상을 더 높이고 싶다”고 밝혔다.