이윤실·박소연 교수 공동연구팀, 특발성 폐섬유증 노화 기반 표적 치료 패러다임 제시
이윤실·박소연 교수
약학과
세포노화와 자가포식 악순환의 핵심 연결고리 규명
생화학·분자생물학 분야 최고 권위 국제학술지 STTT 게재
약학과 이윤실·박소연 교수 공동연구팀이 난치성 질환인 특발성 폐섬유증(Idiopathic Pulmonary Fibrosis, IPF)의 진행을 촉진하는 핵심 분자 기전을 규명하고, 노화를 표적으로 한 새로운 치료 전략을 제시했다.
연구팀은 서울대 약학대학 오원근 교수팀과 공동연구를 통해 세포노화의 핵심 인자인 p16INK4a 가 세포 내 노폐물 제거 시스템인 자가포식(Autophagy)을 억제해 폐섬유증을 악화시킨다는 사실을 규명했다. 또한 p16INK4a를 억제하면 저하된 자가포식 기능이 회복되고 폐섬유화가 완화될 수 있음을 확인해 새로운 치료 가능성을 제시했다. 이번 연구결과는 생화학·분자생물학(Biochemistry & Molecular Biology) 분야 세계 최고 권위 학술지 <Signal Transduction and Targeted Therapy, STTT> (IF=81.2, 상위 1%)에 지난 6월 15일(월) 온라인 게재되면서 우수성을 인정받았다.
특발성 폐섬유증은 폐 조직이 점차 딱딱하게 굳어 호흡 기능이 저하되는 치명적인 난치성 질환으로, 주로 고령층에서 발생한다. 현재 사용되는 치료제는 질병 진행 속도를 늦추는 수준에 머물러 있어 근본적인 치료법 개발이 시급한 상황이다.
연구팀은 세포노화와 자가포식 이상이 각각 독립적으로 질환에 관여하는 것이 아니라 서로를 증폭시키는 악순환 구조를 형성한다는 점에 주목했다. 특히 세포노화 단백질인 p16INK4a가 세포노화와 자가포식 기능을 억제하는 핵심 분자 연결고리로 작용하며, 이로 인해 손상된 세포와 노폐물이 축적돼 폐섬유화가 더욱 가속화된다는 사실을 밝혀냈다. 나아가 연구팀은 p16INK4a를 억제하면 자가포식 기능이 회복되고 폐 조직의 섬유화가 감소한다는 결과를 확인했다. 이는 노화와 자가포식 장애가 하나의 병리 축(senescence–autophagy axis)을 형성해 질환을 악화시킨다는 것을 보여주는 동시에, 해당 축을 표적으 로 하는 치료 전략이 폐섬유증 치료에 효과적일 수 있음을 시사한다.
자가포식을 억제하는 핵심인자인 세포노화인자 p16를 타깃으로 하는 약물개발 타당성 흐름도
이번 연구의 가장 큰 의의는 그동안 독립적으로 연구되어 온 세포노화와 자가포식 이상을 하나의 병리 축으로 통합해 설명하고, 이를 연결하는 핵심 분자 표적인 p16INK4a를 제시했다는 점이다. 연구팀은 이러한 발견이 특발성 폐섬유증뿐 아니라 노화가 관여하는 다양한 만성 질환의 치료 전략 개발에도 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
이번 연구는 연구팀이 올해 4월 <Trends in Pharmacological Sciences, TIPS>에 발표한 노화 기반 폐질환 치료 전략에 관한 종설 논문의 후속 연구 성과다. 앞선 연구가 세포노화와 자가포식 이상을 폐질환 치료의 유망한 표적으로 제시했다면 이번 연구는 두 현상을 연결하는 핵심 기전을 규명하고 실제 치료 가능성을 실험적으로 입증했다는 점에서 의미가 크다. 이번 성과는 기존 약물을 새로운 적응증에 활용하는 약물 재창출(Drug Repurposing) 연구와 환자 맞춤형 노화 표적 치료제 개발을 위한 중요한 기반이 될 것으로 기대된다.
이윤실 교수는 “노화를 기반으로 한 질환 기전 이해는 특발성 폐섬유증 치료 패러다임을 변화시킬 수 있는 중요한 접근”이라며 “이번 연구가 세포노화와 자가포식을 동시에 조절하는 차세대 치료제 개발과 임상 적용을 위한 중요한 학술적 토대를 제공할 것으로 기대한다”고 연구 의의를 밝혔다.
이번 연구는 △한국연구재단 중견연구사업, △한국연구재단 STEAM 연구사업, △이화펠로우 사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과를 담은 논문은 「Targeting the senescence‒autophagy axis via p16INK4a inhibition alleviates pulmonary fibrosis」라는 제목으로 세계적인 학술지 STTT에 게재됐다.
(왼쪽부터) 진승현 통합과정생(STTT), 이윤실 교수, 박소연 교수, 민정연 통합과정생(TIPS)