고려대 김종승·박석인 교수팀이 골다공증 위험도를 조기에 진단하고 치료과정을 분자적으로 모니터링할 수 있는 혁신적인 이광자 형광 프로브를 개발하여 뼈 질환 연구 및 치료에 새로운 패러다임을 제시했다.

이번 연구 결과는 독일 화학회에서 발간하는 세계적인 화학 분야 권위 학술지인 Angewandte Chemie  International Edition(Impact factor: 16.823) 2월 5일자에 '뼈 질환에서 카텝신 K 활성을 통한 파골세포 활성화의 실시간 라이브 이미징 (원제: Real-Time Live Imaging of Osteoclast Activation via Cathepsin K Activity in Bone Diseases)'라는 제목으로 게재됐다. 또한 이번 연구는 뼈 질환 연구 및 치료에 큰 진전을 의미하는 것으로 평가받으며, 해당 학술지의 메인 커버에 선정됐다.

골다공증은 골량 감소와 미세구조 변화에 따른 엉성한 뼈 조직을 특징으로 하며 작은 충격에도 쉽게 골절이 발생할 수 있는 질환이다. 우리나라 50세 이상의 골다공증 유병률이 22.4%로 노화에 의해 흔하게 발생할 수 있는 질환이지만 골절이 발생하기 전까지는 특별한 신체 증상이 없기 때문에 골다공증 위험도를 조기에 판별하여 골감소를 막는 것이 필요하다. 현재 골다공증 위험도를 진단하기 위해서 X-ray를 이용한 골밀도 검사 및 혈액 내 골지표 검사가 기본적으로 사용되고 있지만 골감소 현상의 직접적인 원인을 평가 할 수 없기 떄문에 골다공증 위험도를 정확하게 판별하고 치료과정을 모니터링하기에는 한계가 있다.

이과대학 화학과 김종승 교수와 의과대학 생화학분자생물학교실 박석인 교수 공동연구팀은 골감소 현상의 직접적인 원인 중 하나인 파골세포의 과활성 현상에 주목하였고 이를 활용하여 새로운 골감소 평가 방법을 제시했다.

파골세포는 뼈를 구성하는 주요 세포 중 하나로, 뼈의 흡수 과정을 통해 뼈 조직의 형태와 강도를 유지하며 손상된 뼈를 수리하는 중요한 생리적 기능을 담당한다. 그러나 병적 상태에서 과도하게 활성화된 파골세포는 무분별한 뼈 파괴를 일으키며, 이는 골다공증, 류마티스, 관절염 등 여러 뼈 질환의 원인이 된다. 공동연구팀은 파골세포가 뼈 흡수 과정에서 분비하는 카텝신 K (Cathepsin K) 효소에 주목했고 이를 검출하는 이광자 형광프로브를 개발하여 파골세포의 활성을 실시간으로 관찰하는 것에 성공했다.