미국 노트르담대학(University of Notre Dame) 메이랜드 창(Mayland Chang) 연구진이 당뇨성 궤양 치료에 관여하는 핵심 효소 규명에 성공했다. 연구진은 이 결과를 바탕으로 궤양 치유과정에 관여하는 핵심효소의 약물표적을 발굴하고 이를 이용해 당뇨성 궤양 치유속도 개선에 도움을 주는 신약 후보물질을 찾아내 신약 개발 가능성에 새로운 길을 열었다.

당뇨성 궤양은 당뇨병 환자에게 나타나는 심각한 합병증 중 하나다. 당뇨 환자는 혈액 순환이 느리고, 저항력이 약해 병균에 감염되었을 때 치료하기 매우 힘들다. 특히 당뇨성 궤양은 체중이 집중되는 발에 많이 발생하는데, 우리나라에서 행해지고 있는 족부절단 중 절반(약 44.8%) 가량의 원인이 `당뇨병` 이라고 대한당뇨병학회와 건강보험공단은 밝히고 있다. 당뇨 환자의 족부 절단에 85% 이상은 발에 작은 상처가 악화된 궤양에서 비롯된 것으로 당뇨병 환자에게 있어 궤양, 특히 족부 궤양 관리가 얼마나 중요한가를 보여준다.

연구진은 당뇨병 환자의 상처 회복을 어렵게 하는 원인 효소를 규명했다. 아울러 그 효소의 작용을 생화학적으로 방해함으로써 상처 치료 속도를 가속화할 수 있다는 것을 당뇨 모델을 이용해 확인해 신약 개발에 새로운 길을 열었다. 생체 조직이 손상되면 염증반응, 신생혈관 생성, 흉터 형성 등을 포함해 회복을 위한 일련의 생리학적 과정이 시작되는데 당뇨병 환자는 이 회복 과정이 순조롭게 진행되지 않는다. 결과적으로 당뇨 환자의 손상된 조직은 신생혈관 형성 등의 과정이 제대로 진행되지 않아 산소가 부족해지고, 정상적인 회복 과정을 왜곡시키는 결과를 초래한다.

기질 단백분해효소(Matrix metalloproteinases; MMPs)류는 손상된 조직을 재구성하는 과정에 관여하는 핵심 효소이다. 하지만 MMPs의 기능에 대해 밝혀진 것은 많이 않다. MMPs 기능을 연구하는데 있어 가장 어려운 점은 현재 MMPs 기능 분석에 사용되고 있는 방법으로는 비활성 MMP와 활성 MMP를 구별할 수 없다는 것이다. MMPs는 26종에 이르는 서브타입이 존재하는 효소지만, 지금까지는 어느 서브타입이 활성타입인지 알아낼 수 없었다. 연구진은 이를 해결하기 위해 상처 회복과정에 관여하는 핵심 서브타입 효소를 찾아낼 수 있는 새로운 분석법을 고안해냈다. 새로운 분석법은 거의 모든 MMPs 활성부위와 결합 가능한 소분자로 표면이 뒤덮인 마이크로미터 크기의 고분자 비드를 사용한다. 비활성 MMPs의 활성부위는 비드와 결합하지 못한다. 따라서 비드는 활성 효소하고만 결합하므로 이를 질량분석법(mass spectrometry)으로 분석하면 확인 가능하다.

연구진은 이 방법으로 당뇨 모델 분석을 통해 비드에 MMP-8과 MMP-9이 활성 효소임을 알아냈다. 정상 실험쥐와 당뇨 모델 실험쥐에 상처를 만들고 7일 후에 분석한 결과, 당뇨 모델 실험쥐의 상처에 MMP-9 농도가 정상 실험쥐보터 훨씬 높은 것으로 나타났다. 연구진은 이를 바탕으로 당뇨 모델 실험쥐 상처에 MMP-8 또는 MMP-9의 효소 활성을 저해하는 물질로 개별적으로 처리한 후 상처 회복 속도를 비교했다. 그 결과 MMP-9 저해물질로 처리한 당뇨 모델 실험쥐의 상처 회복 속도가 훨씬 빠르다는 사실을 확인했다.

26종의 MMP 서브타입 중 활성 타입을 찾아낼 수 있는 분석법을 찾아냄으로써 연구진은 당뇨성 궤양 치료 연구에 새로운 장을 열었다. 더 나아가 활성 MMP를 약물표적으로 해서 새로운 당뇨성 궤양 치료제 개발 가능성을 확인했다는 점도 주목해야겠다.

<Journal reference>
A Chemical Biological Strategy to Facilitate Diabetic Wound Healing. Mayland Chang et. al., ACS Chem. Biol., Article ASAP DOI: 10.1021/cb4005468(E-mail: mobashery@nd.edu; E-mail: mchang@nd.edu)

 

출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-10-07