자생한방병원 척추관절연구소(하인혁 소장) 홍진영 박사 연구팀은 척추관협착증의 새로운 치료 전략을 모색하기 위한 연구 결과를 SCI(E)급 국제학술지 ‘생의학(Biomedicines(IF=3.9))’에 게재했습니다.

■ 유전자 분석을 통한 척추관협착증의 병리적 기전과 치료 타겟 유전자 규명

연구팀은 척추관협착증의 병리학적 기전을 규명하고 새로운 치료 전략을 모색하기 위해 실험 쥐 모델에서 유전자 발현 변화를 분석했습니다. 연구진은 척추관협착증을 유발한 실험 쥐의 척수를 채취한 뒤, 차세대 염기서열 분석(Next-Generation Sequencing, NGS)을 활용해 RNA 시퀀싱(RNA Sequencing)을 수행했습니다. NGS는 특정 질환에서 유전자 발현 변화를 정밀하게 분석하는 기법이며, RNA 시퀀싱은 세포나 조직에서 RNA 분자를 분석해 유전자 발현 수준을 확인하는 기술입니다.

연구진은 총 3만560개의 유전자 중 정상 실험 쥐군에서 특이적으로 발현되는 유전자 1203개, 척추관협착증 유발 실험 쥐에서 특이적으로 발현되는 유전자 749개를 구분했습니다. 아울러 두 그룹에서 공통적으로 발현되는 유전자 2만1,547개, 발현되지 않는 유전자 7,061개를 발견했습니다.

연구진은 해당 유전자 데이터를 바탕으로 척추관협착증에 의해 유의하게 발현이 증가하거나 감소한 차등발현유전자(Differentially Expressed Genes, DEG)를 분석했습니다. 차등발현유전자는 특정 조건이나 환경에서 발현도가 크게 달라지는 유전자를 뜻하며, 이를 통해 척추관협착증이 생물학적으로 어떠한 영향을 미치는지 조사할 수 있습니다.

■ 척추 조직 경직시키는 유전자와 세포 에너지 대사에 관여하는 유전자의 변화

연구 결과, 척추관협착증 유발 실험 쥐에게서 신경 회복과 단백질 합성에 중요한 유전자들의 활동이 감소하며, 신경 회복력 약화 및 세포 골격의 안정성을 유지하는 유전자 조절 체계에 변화가 생겼습니다. 또한 세포 구조와 기능 변화에 관여하는 유전자의 발현은 더욱 높아졌는데, 이는 혈관 내부를 둘러싼 근육인 평활근 수축 섬유의 발현을 유발, 혈액순환을 저해하고 척추 조직을 뻣뻣하게 경직시킬 가능성이 존재하는 것으로 나타났습니다.

뿐만 아니라 총 113개의 차등발현유전자 중에서 독소 배출에 관여하는 Slc47a1과 관절 윤활을 돕는 Prg4는 척추관협착증 실험 쥐에서 발현이 크게 증가한 반면, 세포 에너지 대사와 관련된 Higd1c와 소화기관 운동을 조절하는 Mln의 발현은 감소했습니다. 이는 척추관협착증이 체내 독소 배출을 증가시키고 척추뼈의 마찰을 줄이려는 생체 반응을 유도함과 동시에, 세포 에너지 대사와 소화기관 기능에 영향을 줄 가능성을 시사했습니다.

■ “세포 골격 안정성 유지에 Prg4 · Acta2 유전자, 척추관협착증 치료에 중요 역할 기대

특히 연구팀은 Prg4와 근육 수축 및 세포 부착(cell adhesion)에 관여하는 Acta2 유전자의 발현이 늘어난 것을 통해 관련 유전자가 세포 골격 안정성 유지와 세포외 기질 구성에서 핵심적 역할을 하는 것은 물론, 척추관협착증 기전 규명에도 중요한 역할을 할 것이라고 분석했습니다.

자생한방병원 척추관절연구소 홍진영 박사는 “이번 연구는 척추관협착증과 관련된 유전자 기능과 분자적 경로를 규명함으로써, 향후 치료법 및 기전 연구에 중요한 근거를 제공할 것으로 기대된다”며 “앞으로도 RNA 시퀀싱 기반 연구를 지속적으로 확대해 척추관협착증 뿐만 아니라 다른 척추·관절 질환 연구에도 노력을 지속할 것”이라고 말했습니다.