이재훈 연세대 치과대학병원 교수팀
뼈 형성·유착 돕는 HIF-1α 기능 확인

당뇨 환자의 임플란트 성공률이 낮은 원인과 이를 해결할 실마리를 밝힌 연구결과가 나왔다. 임플란트 치료의 성공 여부는 수술 후 주변 뼈 형성과 유착에 달려있다. 뼈가 잘 자라나 단단히 붙어야 삽입한 임플란트가 고정돼 치아로서의 기능을 제대로 수행할 수 있기 때문이다.

일반 성인의 경우 이러한 과정에 특별한 문제가 없어 임플란트 성공률이 95%에 달하지만 혈당 조절이 잘 되지 않는 당뇨 환자의 경우에는 그렇지 못해 치료 성공을 기대하기 어려웠다.

연세대학교 치과대학병원 치과보철과 이재훈 교수팀은 이를 설명하는 몇 가지 원리 중 ‘HIF-1α’라는 전사인자의 역할에 주목했다. HIF-1α는 사람의 몸에서 기인한 전사인자로 골절이나 뼈를 잘라내는 수술 후 치유되는 과정에서 발현돼 혈관 형성, 나아가 뼈의 형성을 촉진하는 역할을 한다. 당뇨 환자의 경우 이러한 HIF-1α의 발현이 안정적이지 못하다. 혈당의 영향이 그 이유를 설명하는 가설 중 하나다. 혈당이 높아져 있을 시에는 HIF-1α의 축적이 억제되기 때문에 혈당이 잘 조절되지 않는 당뇨 환자의 경우 HIF-1α가 충분히 쌓이고 기능하기 어렵다는 것이다.

이 교수팀은 이 같은 이유로 당뇨 환자의 체내에 HIF-1α가 필요한 양 만큼 축적되기 어렵다면 이를 외부에서 공급하는 방법으로 문제를 해결할 수 있을 것이라는 가설을 바탕으로 연구에 착수했다.

연구팀이 정상군과 당뇨군을 각각 ‘HIF-1α 표면 처리여부’에 따라 4개의 군으로 나눈 동물실험에서 확인한바에 따르면 ‘임플란트 표면 골 접촉’(뼈와 임플란트가 접촉하고 있는 정도를 측정한 것으로 임플란트가 뼈와 얼마나 단단히 결합했는가를 보여주는 지표)의 경우 정상 군에서는 물론 당뇨 군에서도 HIF-1α의 표면 처리 여부가 임플란트와 뼈의 결합에 확연한 차이를 유발하는 것으로 나타났다.

골량(임플란트가 얼마나 뼈에 안정적으로 지지되고 있는가를 보여주는 지표)의 경우에도 당뇨를 앓고 있는 군이라도 HIF-1α를 표면처리하면 정상 군에 근접한 수치를 보여주는 것으로 나타났다. 이러한 수치는 또한 HIF-1α의 존재 여부가 정상 군에서보다 당뇨 군에서 더 결정적인 역할을 한다는 점을 보여준다.

이번 연구에서 주목해야 할 또 다른 점은 이 교수팀이 사용한 약물 전달 방법이다. 그간은 HIF-1α가 세포막을 투과해 핵에 도달하기 어려워 수술 이외의 방법으로는 전달이 어렵다는 한계가 있었다. 이번 연구에서는 전달체에 HIF-1α를 연결해 세포핵까지 전달하는 단백질 전달기술 PTD (protein transduction domain)가 사용됐다. 이는 세포막 투과가 어려운 약물 및 조절 단백질을 효과적으로 세포 내부로 전달해 타깃 유전자를 원하는 방향으로 발현시켜 질병을 예방하거나 치료할 수 있는 방법이다. 이러한 방식을 사용하면 기존 방식이 갖는 한계를 극복하고 주사 등을 통해 필요한 부위에 HIF-1α를 쉽게 전달할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀이 당뇨 환자의 골 형성을 방해하는 여러 기전 중 특히 여기에 주목한 이유는 합병증 위험이 낮은 HIF-1a의 특성에 있다. HIF-1a는 다른 성장인자에 비해 합병증이 적다.

이 교수는 “이번 연구를 통해 당뇨를 앓는 분들도 성공적인 임플란트 치료를 할 수 있는 전기가 마련되길 바란다”면서 “골 형성에 효과적인 전사인자를 용이하게 전달할 수 있는 방법까지 찾았다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

김태열 기자/kty@heraldcorp.com