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노화된 연골을 재생하고 관절염을 멈추는 방법을 발견한 스탠퍼드 과학자들

 (sciencedaily.com)
1P by GN⁺ 1일전 | ★ favorite | 댓글 1개
  • 노화로 손상된 연골을 재생하고 무릎 부상 후 관절염 발생을 막는 치료법이 동물 실험과 인간 조직에서 확인됨
  • 핵심은 노화와 관련된 단백질 15-PGDH를 억제하는 주사 또는 경구 약물로, 노화된 쥐의 연골이 두꺼워지고 기능이 회복됨
  • 이 단백질 억제는 줄기세포를 사용하지 않고 연골세포의 유전자 발현을 젊은 상태로 되돌려 하이얼린 연골 재생을 유도함
  • 인간 무릎 치환 수술에서 얻은 연골 조직도 같은 억제제 처리 후 조직 재생의 초기 징후를 보임
  • 이 연구는 관절염의 근본 원인을 직접 겨냥한 치료 가능성을 제시하며, 향후 인공관절 수술을 대체할 잠재력을 가짐

노화 연골 재생과 관절염 예방

  • 스탠퍼드 의대 연구진은 노화 관련 단백질 15-PGDH를 차단하는 주사로 노화된 쥐의 무릎 연골 손실을 되돌림
    • 같은 치료가 ACL 파열과 유사한 무릎 부상 후 관절염 발생도 억제
    • 치료를 받은 쥐는 움직임과 관절 기능이 크게 개선됨
  • 인간 무릎 치환 수술에서 얻은 연골 샘플에서도 새로운 기능성 연골 형성이 관찰됨
  • 연구진은 이 접근법이 주사나 경구 약물 형태로 노화 또는 손상된 연골을 복원할 수 있음을 제시

골관절염의 근본적 표적

  • 골관절염(Osteoarthritis) 은 미국 성인 5명 중 1명에게 영향을 주며 연간 650억 달러의 의료비를 유발
  • 현재 치료는 통증 완화나 수술에 집중되어 있으며, 연골 손상을 되돌리는 약물은 존재하지 않음
  • 이번 치료는 질병의 증상 대신 원인 자체를 겨냥함으로써 치료 패러다임 전환 가능성 제시

노화 효소 15-PGDH의 역할

  • 15-PGDH는 노화와 함께 증가하는 ‘게로자임(gerozyme)’ 으로, 조직 기능 저하를 유발
    • 이전 연구에서 이 효소를 억제하면 근육량과 지구력이 증가, 반대로 과발현 시 근육이 약화됨
  • 15-PGDH는 뼈, 신경, 혈액 세포 재생과도 관련
  • 연골에서는 줄기세포 대신 연골세포(Chondrocyte) 가 유전자 발현을 바꿔 젊은 상태로 전환

새로운 조직 재생 경로

  • 연구 책임자 Helen Blau는 “줄기세포 없이 성체 조직을 재생하는 새로운 방식”이라며 임상적 잠재력을 강조
  • 공동 연구자 Nidhi Bhutani는 “이 억제제가 다른 어떤 약물보다 강력한 연골 재생 효과를 보였다”고 언급
  • 인체의 연골은 탄성, 섬유, 하이얼린 세 가지로 구분되며, 이번 연구는 관절의 하이얼린 연골 재생에 초점

연골이 잘 재생되지 않는 이유

  • 노화, 부상, 비만 등으로 연골세포가 염증성 분자와 콜라겐 분해 효소를 분비
    • 콜라겐 손실로 연골이 얇아지고 통증과 부종이 발생
  • 관절 연골에는 줄기세포가 거의 존재하지 않아 자연 재생이 어렵다는 한계가 있음

프로스타글란딘과 재생의 연결

  • 이전 연구에서 프로스타글란딘 E2(PGE2) 가 근육 줄기세포 기능에 필수적임이 밝혀짐
    • 15-PGDH는 PGE2를 분해하므로, 이를 억제하면 근육·신경·뼈·간 등 다양한 조직 재생이 촉진됨
  • 이번 연구에서 노화된 쥐의 무릎 연골은 15-PGDH 수치가 두 배로 증가한 것으로 확인

노화된 무릎에서의 연골 재생

  • 연구진은 15-PGDH 억제 소분자 약물을 복부 또는 무릎 관절에 주사
    • 두 경우 모두 얇아진 연골이 관절 표면 전반에서 두꺼워짐
    • 재생된 조직은 기능성 하이얼린 연골로 확인
  • Bhutani는 “노화된 쥐에서 이 정도의 재생은 놀라운 결과”라고 평가

부상 후 관절 보호 효과

  • ACL 유사 부상 모델 쥐에서도 억제제 투여 시 관절염 발생률이 크게 감소
    • 4주간 주 2회 투여 시, 통제군 대비 15-PGDH 수치 절반 수준으로 유지
    • 치료군은 정상에 가까운 보행과 체중 지지 회복
  • Blau는 “정상 수준의 PGE2 증가는 염증이 아닌 재생을 촉진한다”고 설명

줄기세포 없이 연골세포 재프로그래밍

  • 노화된 쥐의 연골세포는 염증 및 뼈화 관련 유전자가 증가하고 연골 형성 유전자는 감소
    • 치료 후, 15-PGDH 발현 세포 비율이 8%→3% , 섬유연골 관련 세포 16%→8% ,
      하이얼린 연골 관련 세포 22%→42% 로 변화
  • 이는 줄기세포 개입 없이 기존 세포의 유전자 패턴이 젊은 상태로 복귀했음을 의미

인간 연골 조직에서의 증거

  • 무릎 치환 수술 환자 연골을 15-PGDH 억제제로 1주일 처리한 결과
    • 15-PGDH 발현 세포 감소, 연골 분해 유전자 억제, 하이얼린 연골 재생 초기 징후 관찰
  • Bhutani는 “기존 세포의 유전자 발현 변화를 통한 재생 가능성”을 강조

인간 임상시험 전망

  • 15-PGDH 억제제의 근육 약화 치료용 1상 임상시험에서 안전성과 활성 확인
  • 연구진은 연골 재생용 임상시험 개시를 기대하며, “기존 연골을 다시 자라게 해 인공관절을 피할 수 있다”고 언급
  • 연구는 NIH, Baxter Foundation, Li Ka Shing Foundation 등의 지원을 받았으며,
    일부 연구자는 관련 특허를 보유하고 Epirium Bio에 기술이전됨
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GN⁺ 1일전  [-]
Hacker News 의견들

  • 수십 년간의 쥐 실험 연구를 종합해, 상위 300개의 개입·생활습관·요법 등을 한 세대의 쥐에게 모두 적용해보면 어떨까 하는 생각임
    최신 유전자 편집, 식단, 환경, 약물 요법, 치료, 운동, 인지 자극 등을 모두 통합해 건강수명과 웰빙을 기준으로 번식시키고, 매년 최신 연구를 반영하는 식으로 진행하면 좋겠음
    치료나 수술이 필요할 때는 해당 질환에 대한 최신 연구를 적용함
    이렇게 쌓인 최적화된 건강 데이터를 실제로 활용해야 한다고 봄

    • 이런 접근과 가장 가까운 건 Interventions Testing Program (ITP)임
      ITP는 수명과 건강수명을 연장할 수 있는 물질을 찾기 위해 동료 검토(peer-reviewed) 방식으로 운영되는 프로그램으로, 매년 2월 전까지 연구자들이 실험 제안을 제출할 수 있음
      실험은 유전적으로 다양한 UM-HET3 쥐를 대상으로 3개 기관(Jackson Laboratory, University of Michigan, UT Health Science Center San Antonio)에서 수행됨
    • 2077년 뉴스 속보: 불멸의 쥐들이 실험실에서 탈출해 몇 달 만에 지구의 지배종이 되었음. 현재 격리 시도 중임
    • 이건 Bryan Johnson을 호출해야 할 프로젝트 같음
    • 농담인가 싶음

  • Science 논문 링크에서 15-hydroxy prostaglandin dehydrogenase 억제제가 연골 재생을 유도한다는 결과를 봤음
    인간 임상으로 빨리 넘어가길 바람

    • 15-PGDH 억제제가 근육 약화 치료용으로 진행된 1상 임상시험에서 안전성과 활성성을 보였다고 함
      Helen Blau 교수는 이 약물이 연골 재생에도 곧 시험되길 희망한다고 밝힘
    • 이미 인간 대상 임상이 진행 중임
      근육 약화 예방을 위해 투여 중인데, 일부 환자에게 관절염 개선 효과가 통계적으로 관찰될 수 있음
      GLP1 약물도 비슷한 경로를 거쳤음
    • 이 효소가 NAD+ 를 기질로 사용하는 것 같음
    • 유료벽(paywall) 때문에 논문을 못 봤는데, 소분자 구조가 구체적으로 명시되어 있는지 궁금함
      뉴스 기사 등에서는 PGDHi라는 이름만 언급되고 있음
      마치 소스코드를 공개하지 않은 컴퓨터 과학 논문 같은 느낌임

  • 어깨 관절경 수술을 받았지만 여전히 통증 때문에 움직임이 제한적임
    중세식 치료가 아닌 새로운 방법으로 더 오래 운동할 수 있기를 바람

    • 물리치료와 운동으로 결국 좋아짐
      20년 걸렸지만 지금은 통증 없이 완전한 가동성을 회복했음
      가끔 불편할 때도 있지만 스스로 풀 수 있고, 근육 긴장도 유지 가능함

  • 인간 적용까지는 아직 수년 이상 걸릴 것 같음
    대부분의 연구가 실제 임상으로 이어지지 않거나 평생 동안 결과를 못 볼 수도 있음
    3상 임상 전 단계의 연구는 표시를 해두는 게 좋을지도 모르겠음

    • 그래도 기사에 따르면 인간 연골 조직에서도 효과가 있었다고 함
      무릎 인공관절 수술 환자의 연골을 일주일간 15-PGDH 억제제로 처리했더니, 연골 재생의 초기 징후가 관찰되었다고 함
      임상으로 이어질 희망이 있음

  • 왜 좋은 연구는 항상 쥐에서만 나오는 걸까
    Stanford Medicine 연구팀이 노화 관련 단백질을 차단하는 주사로 노령 쥐의 무릎 연골 손실을 되돌렸다고 함

    • 인간을 쥐로 변환하는 문제를 연구할 과학자에게 자금을 줘야 할지도 모르겠음
    • 쥐가 러닝휠을 너무 많이 돌려서 무릎이 나간 게 아닐까 하는 농담임
    • 인간보다 쥐 연구가 훨씬 많으니, 쥐 생물학에 대한 이해가 더 깊어지고 있음
      그래서 시간이 갈수록 쥐에서는 긍정적 결과가 쉽게 나오지만, 인간과의 상관성은 낮아지는 현상이 생김
    • 쥐들은 최고의 의료 서비스를 받는 존재임
      Douglas Adams의 예언이 맞았을지도 모름
      하지만 진지하게 말하자면, 많은 약이 쥐에게는 잘 듣지만 인간에게는 그렇지 않음
    • Douglas Adams는 여전히 시대를 앞서간 인물임

  • 류머티즘 관절염에도 효과가 있을지 궁금함
    주변에 이 질환으로 고생하는 사람이 있어서 더욱 관심이 감

    • RA는 자가면역 질환임

  • HN에서 쥐 연구가 올라올 때마다 회의적인 반응이 많음
    비전문가로서 어떤 댓글이 근거 있는 의견인지 구분하기 어려움
    쥐 모델이 인간 임상에서 성공률이 높은 분야가 따로 있는지 궁금함

    • 성공률은 약 5% 정도이고, 설령 성공하더라도 상용화까지 5~10년, 저렴해지기까지는 20~30년 걸림
      비관이 아니라 현실적인 이야기임
    • 이번 연구는 무릎 인공관절 수술에서 얻은 인간 연골 샘플에서도 테스트되었다고 함

  • 신체의 거의 모든 성장 과정은 화학물질로 유도할 수 있음
    이제 사람들도 이런 물질을 복용하기 시작했는데, 결과가 어떻게 될지 지켜보는 중임

  • ScienceDirect 논문을 보면, 관절염을 줄이면 암 위험이 증가할 수도 있다는 내용이 있음

  • 다시 달릴 수 있는 꿈을 꾸고 있음
    뇌가 7km쯤 지나면 고요해지는 그 순간을 다시 느끼고 싶음
    인생에서 단 한 번이라도 10km를 달릴 수 있다면 좋겠음

    • 2년 전 발목이 부러져 세 번의 수술을 받았고, 곧 발목 인공관절을 넣을 예정임
      이제는 달릴 수 없다는 걸 받아들이는 중임
      가끔 꿈에서 달리면 너무나 자연스럽고 행복하지만, 그게 현실이 아님을 깨닫고 깸
      그래도 과거에 달렸던 기록이 남아 있어 감사함
      달리기를 좋아하지는 않았지만, 건강과 성취감 때문에 했던 기억이 있음
      당신의 그리움이 어떤 감정인지 잘 알고 있음
    • 그 고요함은 명상(Jhana) 을 통해서도 느낄 수 있음
      개인적으로는 Leigh Brasington의 가이드가 도움이 되었음
    • 혹시 수영은 가능한가? 달리기 외에 같은 몰입감을 주는 유일한 운동임
    • ElliptiGo를 추천함
      무릎이나 엉덩이에 충격 없이 달리기와 비슷한 느낌을 줌
      지인이 오랫동안 ElliptiGo로 대체 운동을 하며 행복하게 지냈고, 결국 다시 달릴 수 있게 되었음
      나도 목 통증 때문에 한동안 달리기 대신 ElliptiGo를 사용했음
    • 나도 비슷한 상황임
      지금은 통증 없이 걷는 것조차 불가능함
      수술은 가능하지만 금속 삽입, 긴 회복 기간, 불완전한 결과 등으로 실질적 해결책은 아님
      그래도 이런 연구들이 의미 있고 접근 가능한 치료법으로 이어지길 바람
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