김효수 서울대병원 순환기내과 교수

동맥경화, 당뇨병, 만성신부전 환자에서 흔히 발견되는 혈관 석회화는 혈액 중 칼슘이 세포 사이에 들러붙어 조직이 단단하게 굳어지는 현상으로 아직까지 원인과 치료법이 밝혀지지 않았다. 골수에서 생성되는 혈관 석회화 전구세포는 혈관 내 칼슘 침착을 촉진하는 조골세포나 이를 억제하는 파골세포로 분화되기 전 단계의 세포를 말한다. 혈관 석회화는 이 세포들의 균형으로 조절된다.

연구팀은 실험용 생쥐의 동맥에서 혈관 석회화 전구세포를 분리한 후 줄기세포 표지자인 Sca-1 항체(stem cell antigen-1)와 혈소판유래성장인자수용체α(platelet-derived growth factor receptor alpha, PDGFRa)의 유무에 따라 네 종류로 분류했다. 이후 세포를 특정 환경에서 배양한 뒤 파골세포로 얼마나 많이 분화되는지 관찰했다. 그 결과 Sca-1 표지자만 발현하는 전구세포 (Sca-1+/PDGFRa-)만이 파골세포로 분화됐다. 

이어 연구팀은 혈관 석회화 전구세포에 현재 임상적으로 허가돼 있는 당뇨병 약제(치아졸리딘디온 계열)를 투여해 PPARγ를 활성시켰다. 그 결과 칼슘을 분해하는 파골세포로의 분화가 250% 이상 촉진됐다.
또 실험용 쥐를 대상으로 (Sca-1+/PDGFRa-) 전구세포를 주입한 그룹(실험군1)과 같은 전구세포를 주입한 후 당뇨병 약제를 이용해 PPARγ를 활성화시킨 그룹(실험군2)으로 나눴다. 컴퓨터단층촬영(CT)을 통해 관찰한 결과 실험군2의 석회화 크기는 실험군1에 비해  2배 이상 작아졌다.
실험군1에서는 혈관 석회화 전구세포가 조골세포와 파골세포로 분화돼 혈관에 쌓인 칼슘이 증가한 반면 실험군2에서는 PPARγ가 활성화되며 대부분 파골세포로 분화돼 혈관에 쌓인 칼슘이 분해됐다. 

이런 결과는 골수로부터 유래된 특정 전구세포가 혈관 석회화를 조절하는 치료제로 사용될 수 있으며 당뇨병 약제를 이용해 PPARγ를 활성화하면 딱딱해진 혈관을 부드럽게 할 수 있음을 나타낸다. 김 교수는 “sca-1 표지자만 발현된 혈관 석회화 전구세포는 조골세포나 파골세포로 양방향 분화가 가능하다”며 “특정 약물이 파골세포로의 분화를 촉진시킨다는 사실이 입증됐다”고 말했다.

미래창조과학부와 한국연구재단이 주도하는 바이오의료기술개발사업의 지원으로 이뤄진 이번 연구는 세계적 학술지인 ‘PLOS Biology’(논문영향지수 11.5점) 2013년 4월호에 주요논문 해설과 함께 게재됐다.