천연 약물 유도체의 심근경색 치료 효과 규명

 - 심근경색 후 심장 기능 회복 돕는 약물 개발…섬유화 감소, 심근 재생 촉진

 - 다런 윌리엄스 교수팀, 전대병원 안영근 교수팀…Scientific Reports 논문

[그림 1] 바다 생물 유래의 천연 약물 유도체 BIO의 심근 경색 치료 효과. (A) 지중해산 뿔고둥. (B) 실험용 흰쥐의 심근 경색 모델에 BIO 처리 후 채취한 심장의 단면. BIO 처리를 한 오른쪽 심장의 단면에서 섬유화된 조직인 파란색의 상대적 면적이 감소함. (C) 섬유화 정도를 정량화한 그래프 

□ 국내 연구진이 바다 생물에서 얻은 천연 물질에서 유도된 약물로 심근경색을 치료할 수 있는 가능성을 제시했다.

  ∘ GIST(광주과학기술원) 생명과학부 다런 윌리엄스(Darren Williams) 교수팀과 전남대병원 안영근 교수팀(순환기내과)은 지중해산 뿔고둥류에서 추출한 천연 성분(6-브로모인디루빈)을 이용해 만든 저분자 화합물인 바이오(BIO)*가 심근 경색 환자의 심장 조직 재생을 돕는다는 사실을 밝혀냈다.

  * BIO : 천연 약물 유도체. 화학명은 (2′Z,3′E)-6-BromoIndirubin-3′-Oxime로 GSK-3β 저해제. 줄기세포 자가 복제를 촉진하는 Wnt 경로(pathway)를 활성화하는 물질로도 알려져 있음

[그림 2] BIO의 심장 미세 환경 조절에 의한 심근 경색 치료 효능 메커니즘. 저분자 화합물 BIO는 (a) 세포 주기 저해인자인 p27의 발현을 감소시켜 심근세포의 증식을 유도하고 (b) 반면, 섬유모 세포에서는 p27을 증가시켜 세포 증식을 저해함으로써 섬유화 진행을 막음. 섬유화 인자인 CCL11, CTGF, TGF-β를 감소시켰으며 항섬유화인자인 IL-10을 증가시킴. (c) 동시에 대식세포의 M2 극성화를 유도함. M2 표현형은 항염증성으로서 심장 회복에 기여함.

□ 심근 경색에 의해 손상된 심장 조직에서는 리모델링* 과정으로서 정상 조직 대신 반흔 조직*이 축적되면서 심장이 제 기능을 하지 못하게 되는데, 손상된 심근세포를 재생시킬 수 있는 임상적 치료 방법은 아직 개발되지 않고 있다.

  * 심장 리모델링: 심장의 크기‧모양‧구조의 변화 및 생리학적 변화를 의미. 심근 경색 후 초기의 리모델링은 정상 조직이 반흔 조직으로 대체되는 과정이며, 이로 인해 심장 기능이 저하되고 심장 마비의 위험성이 증가됨

  * 반흔 조직(scar tissue): 섬유모세포가 만들어 낸 섬유성 조직으로, 손상된 조직을 대체하지만 정상적인 조직의 기능은 수행하지 못함

  ∘ 심장 손상 후 조직의 리모델링은 심장 미세 환경에 의해 조절되는데, 심장 미세 환경의 주요 구성 세포는 심근세포, 섬유모세포, 대식세포 등으로 알려져 있다. 최근 이 세포들의 증식과 분화 등을 조절하여 심장의 리모델링을 개선하려는 연구가 진행되고 있다. 

□ 연구팀은 저분자 화합물 BIO가 심근세포의 증식을 촉진하고 심장 미세 환경을 제어해 심장 조직 재생 및 기능 회복을 돕는다는 사실을 규명했다. 

  ∘ BIO의 생체 내 효능을 검증하기 위해 실험용 흰쥐(rat)에서 심근 경색을 유도한 뒤  BIO를 2주간 주사한 결과, 심실의 섬유화*가 60% 감소됐으며(그림1) 심초음파 검사를 통해 심장 기능의 회복을 확인했다.

  * 섬유화: 섬유성 결합조직(fibrous connective tissue)이 과도하게 축적되는 현상으로 심장 조직이 딱딱하게 굳어짐

  ∘ BIO 처리에 의해 심근의 기능을 유지하는 심근세포의 증식이 촉진됐으며, 반면 섬유모세포의 증식은 저해돼 섬유화 진행이 억제되었다. 또한, BIO는 대식세포와 섬유모세포의 신호 교환을 조절함으로써, 심장의 회복과 연관된 것으로 알려진 M2 대식세포를 증가시켰다. (그림2)

□ 윌리엄스 교수는 “기초과학 분야 연구자와 임상의학자의 공동 연구로 진행된 이번 연구는 기초 연구 결과가 임상에 활용될 수 있는(from Bench to Bedside) 실례를 보여줄 수 있는 가능성이 기대되는 연구”라며 “앞으로 생체 흡수율을 향상시키고 돼지와 같은 대동물에서의 효능 평가와 독성 평가를 진행해 신약으로 개발할 계획”이라고 말했다.

□ 이번 연구는 미래창조과학부 바이오의료기술개발사업과 보건복지부 보건의료기술연구개발사업, GIST 실버헬스바이오연구사업(센터장 전장수)의 지원으로 수행됐으며, 관련 논문은 네이처 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports) 8월 11일 온라인 판에 게재됐다.     <끝>

대외협력팀