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치료제가 전무한 노인성 근감소증을 치료할 수 있는 전자약 원천기술 세계 최초 개발
Bio통신원(DGIST)
- 등록2023.08.22
- 조회1677
- 전자약 기술을 통해 노인으로부터 얻어진 노화 근육세포 회복 및 노화동물의 근감소 치료 가능성 확인
- 치료약이 전무한 근감소증을 치료하기 위한 새로운 패러다임 제시
DGIST(총장 국양) 뉴바이올로지학과 김민석 교수팀이 현재 치료제가 전무한 노인성 근감소증을 치료할 수 있는 전자약 원천기술을 세계 최초로 개발했다.
근감소증은 노화에 따라 근육량이 감소하는 질환으로, 발병하게 될 경우 단순 근육 감소뿐만 아니라 면역력 및 기초대사량 저하, 당뇨와 심혈관 같은 만성질환까지 나타나 환자의 생존률을 낮추는 질병이다. 근감소증 치료를 위해 세계적인 제약사로부터 다양한 약물들이 제안되었지만, 부작용 또는 낮은 효과로 인해 실제 활용 가능한 약물은 현재 전무하다고 할 수 있다.
이에 김민석 교수팀은 근감소증 치료를 위한 방법으로 전기자극을 활용한 연구를 수행했다. 먼저, 노인으로부터 얻어진 노화 근육세포를 활용할 수 있는 초정밀 바이오칩기반의 고속대량 전기자극 스크리닝 플랫폼을 개발했다. 해당 플랫폼을 통해 노화 근육세포의 재생을 유도하는 특정 전기자극 조건을 체계적으로 확인하고, 특정 자극에서 노화회복이 가능함을 처음 발견했다. 또한, 젊은 근육과 노화 근육을 재생시키는 최적의 자극 조건이 다르다는 것도 밝혀냈다.
연구팀은 본 자극 조건을 토대로 노화된 쥐에게 6주간 자극 치료를 시행했고, 그 결과 근육량 및 근육질이 증가하고 수축력이 개선됨을 확인했다. 또한, 차세대 유전자 염기 서열 분석으로 근육 형성 및 분화와 관련된 기능이 모두 향상되는 것을 검증하였다.
뉴바이올로지학과 김민석 교수는 “최근 COVID-19의 전 세계적 유행에 따른 사회 활동 제한과 세계 각국의 인구 고령화 등의 문제로 근감소증 환자가 폭발적으로 증가하고 있다”며, “현재 치료법이 없는 근감소증 질환에 대해 전자약을 통한 치료 가능성을 처음 제시한 이번 연구는 의의가 크다. 또한, 이번 연구로 연령에 따라 근육 회복을 위한 최적의 전기자극 조건이 다름을 확인했는데, 향후 맞춤 전자약 치료제 개발의 패러다임 전환이 발생할 것으로 보인다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 세계적 저명 학술지인 ‘PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences)’에 8월 게재됐다. 논문 제목: Silver Electroceutical Technology to Treat Sarcopenia
연 구 결 과 문 답
이번 성과 무엇이 다른가
- 근감소증은 노화로인한 근육의 감소로부터 발생되는 질환으로, 여러 약물개발이 시도되었으나 여러 부작용과 미미한 효과로 인해 현재 사용 가능한 약물은 전무하다. 잠재적인 전신 부작용이 있을 수 있는 약물치료가 아닌 전기자극을 통해 근감소증의 치료 가능성을 확인하였다.
- 전기자극 기반 고속대량 스크리닝 플랫폼 개발을 통해 노화 근육 회복을 위한 체계적인 스크리닝을 통해 노화근육 재생 유도를 위한 최적의 자극 조건 확보와 함께 젊은 근육과 노화 근육의 근 기능 향상을 유도하는 최적의 자극 조건이 다르다는 것을 세계 최초로 밝혀내었다.
어디에 쓸 수 있나
- 운동 이외에 치료법이 전무한 근감소증 치료를 위해 사용될 수 있으며, 치료 효능을 극대화하기 위해 특정 전기자극 조건이 필요하다는 것을 보였다.
실용화까지 필요한 시간과 과제는
- 동물 모델을 이용한 연구에서는 전자약의 효능을 확인하였지만, 임상 적용을 위해서는 보다 심층적인 연구와 적절한 전자약 장치 개발이 필수적이다.
- 본 연구진은 근감소증 치료 전자약 임상적용을 위한 휴대형 전자약 장치를 개발하였으며, 머지않은 미래에 임상적용을 통한 전자약 치료 효능 검증을 통해 근감소증 치료를 위한 새로운 전략을 제시하고자 한다.
연구를 시작한 계기는
- 인구의 고령화는 국내뿐만 아니라 세계적으로 가장 큰 사회적 문제로 떠오르고 있다. 생산인구는 감소하고 노령인구가 급증하며 발생되는 많은 사회적 비용과, 노령인구의 삶에 질에 대한 관심도가 크게 증가하였다.
- 노령인구의 삶에 질에 가장 큰 영향을 주는 것이 운동성이며, 65세 노령 인구의 15% 이상이 근감소증을 앓고 있어 심각한 삶의 질 저하를 유발하지만 현재 이를 치료할 방법이 없다.
- 전기자극을 통해 근감소증을 치료할 수 있다면 노령인구의 삶에 질 향상과 심각한 사회 문제를 해결할 수 있는 초석이 될 수 있을 것이라 생각하여, 실제 연구를 진행하게 되었고 노화 연구분야의 세계적 석학이신 박상철 교수님께서 연구를 수행하는데 있어서 많은 도움을 주셨다.
어떤 의미가 있는가
- 현재 운동 이외에 근감소증 치료를 위한 방법은 전무하며, 이를 치료할 수 있는 새로운 치료법을 제시하였으며, 고령화 시대를 넘어 초고령화 시대로 접어들며 대두되고 있는 건강한 노화에 꼭 필요한 기술이라 생각된다.
꼭 이루고 싶은 목표는
- 본 연구가 동물 모델을 넘어 임상 연구로 확장하여 근감소증을 정복할 수 있는 새로운 방안을 제시함으로 초고령화 사회에서 노인의 삶의 질을 향상시키는 차세대 치료법을 개발하는 것을 목표로 한다.
(그림설명) DGIST 김민석 교수 연구팀이 새롭게 접근한 전기 자극을 이용한 근감소증 치료 모식도
(그림설명) 인간 유례 젊은 및 노화 근육과 전기자극을 인가하였을 때 근육의 형성 변화. 젊은 및 노화 근육의 형성을 유도하는 최적의 자극 조건이 다르다는 것을 세계 최초로 밝혀냄
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