골다공증은 뼈의 질량이 줄어들고 미세구조가 손상되어 마치 뼈에 구멍이 뚫린 것처럼 약해지는 질환이다. 50대 이상의 여성 3명 중 1명이 겪을 정도로 흔하지만, 고관절이나 척추 골절 시 1년 내 사망률이 20%에 육박할 만큼 치명적이다.
현재 가장 효과적인 치료법은 뼈를 만드는 ‘조골세포’를 직접적으로 활성화하는 로모소주맙(Romosozumab)인데, 해당 약물은 심혈관질환 위험성 때문에 사용기간이 제한된다. 이런 약물의 한계에도 불구하고 로모소주맙의 개발 이후 골다공증 신약은 개발은 정체된 상태이므로 골다공증 신약 개발의 필요성이 대두되고 있다.
골형성을 촉진하기 위해서는 ‘조골세포’의 활성을 빠르게 높이는 것이 중요한데, 골표면에서 휴지상태로 존재하는 ‘골표면세포’를 재활성화 시키는 것이 주요 방법 중 하나로 제안되고 있다. 하지만, 골표면세포는 형태학적 한계 때문에 그 중요성에도 불구하고 재활성화 기작이 규명되지 않았다.

권성훈 교수팀이 보유한 정밀 세포 분리 기술과 김상완 교수팀이 보유한 마우스 계열 추적(Lineage tracing) 연구를 융합하여, 골표면세포가 조골세포로 활성화되는 단계별 메커니즘을 전사체 수준에서 분석하는데 성공했다. 이를 통해 기존 밝혀진 활성 조절 기작인 Wnt signaling 외에도 TGF-β signaling이 조절되는 것을 확인하였고, 해당 기작이 조골세포의 활성도를 조절하는 것을 생체 외(in vitro) 및 생체 내(in vivo) 실험으로 검증하였다.

현재 임상에서 가장 효능이 뛰어난 로모소주맙(Romosozumab)이라는 골형성 촉진제가 개발된 이후 골다공증 신약 개발은 정체된 상태에서, 로모소주맙을 통해 Wnt signaling 단독 조절하는 경우 보다 두 가지 신호 경로를 동시에 제어하는 약물 조합 투여했을 때, 기존 최고 효능 약물 대비 더 강력하게 골량이 증가하는 것을 전임상 시험을 통해 확인했다. 

https://doi.org/10.1038/s41413-026-00521-9 

연구내용
보라매병원 내분비대사내과 김상완 교수팀과 서울대학교 공과대학 전기정보공학부 권성훈 교수팀은 공동 연구를 통해, 초고령화 사회의 중증 질환인 골다공증의 치료 효율을 획기적으로 높일 수 있는 새로운 세포 활성화 기전과 약물 조합을 발견했다고 밝혔다.

❒'골표면세포'의 재발견... 잠자던 뼈 형성 세포를 깨우다
골다공증 치료의 핵심은 골절 위험을 낮추기 위해 최대한 빠르게 골량을 회복시키는 것이다. 연구팀은 뼈 표면에 얇게 존재하는 '골표면세포(Bone Lining Cells)'에 주목했다. 골표면세포는 평소 휴지 상태로 있다가 자극을 받으면 뼈를 만드는 '조골세포(Osteoblasts)'로 변하는데, 이 과정이 골형성의 성패를 결정한다.
본 연구팀은 권성훈 교수팀이 보유한 정밀 세포 분리 기술과 김상완 교수팀이 보유한 마우스 계열 추적(Lineage tracing) 연구를 융합하여, 골표면세포가 조골세포로 활성화되는 단계별 메커니즘을 전사체 수준에서 분석하는 데 성공했다. 이를 통해 골형성을 조절하는 핵심 신호 체계를 명확히 규명하고, 기존에 알려진 활성 조절 타겟인 sclerostin 차단 외에도 TGF-β 차단이 활성화에 관여함을 발견하였다.

❒기존 약물의 한계 넘어선 '복합 조절 전략' 제시
현재 임상에서 가장 효능이 뛰어난 로모소주맙(Romosozumab)이라는 골형성 촉진제가 개발된 이후 골다공증 신약 개발은 정체된 상태에서, 연구팀은 이번 연구를 통해 로모소주맙의 골형성 기전 외에도 골형성을 조절하는 별도의 신호 경로를 발견했다.
실제 동물 실험 결과, 기존의 단일 경로를 조절하는 방식보다 두 가지 타겟을 차단하는 약물 조합을 투여했을 때, 기존 최고 효능 약물 대비 훨씬 더 강력하게 골량이 증가하는 것을 확인했다.

❒임상적 의의와 신약 개발로의 연결 기대
김상완 교수(교신저자): “골다공증 중에서도 특히 골절 위험이 매우 높은 초고위험 환자들의 골절을 예방하기 위해서는 빠르고 강력하게 골량을 늘리는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구는 의대와 공대의 융합연구를 통해 새로운 치료 타겟을 발굴하고 검증할 수 있었다는 면에 의의가 있다고 생각한다. 이 연구 결과가 실제 신약 개발로 연결되도록 계속 노력하겠다.”
최아현 연구원(제1저자): “조골세포 활성화 과정의 정밀한 규명을 통해 임상적으로 절실했던 골다공증 신약 개발의 새로운 단서를 찾았다. 이번 연구 결과를 통해 신약이 개발되어 실제 초고위험 환자들에게 실질적인 치료 혜택으로 이어지길 기대한다.”

연구결과

이번 연구 성과는 세계적인 골대사 전문 학술지인 ‘본 리서치(Bone Research)’ 최신호에 게재되었으며, 향후 골다공증 치료의 패러다임을 바꿀 수 있는 중요한 기초 연구가 될 것으로 평가받고 있다.