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| ▲ 좌측부터 조미라 교수, 방철환 교수, 김태호 대학원생 (사진= 가톨릭대학교 제공) |
[mdtoday=김미경 기자] 만성 자가면역질환인 건선의 재발 메커니즘이 규명되고, 나노기술을 활용한 새로운 치료 가능성이 제시됐다.
건선은 피부에 붉은 발진과 각질이 생기며 가려움과 통증이 반복되는 질환으로, 면역세포의 과도한 활성화로 인해 피부에 지속적인 염증이 발생한다. 재발과 악화가 반복되어 환자들의 신체적·정신적 부담이 크며, 전신으로 확산될 경우 사회적 고립과 우울증까지 초래할 수 있다. 특히 'CD8 조직상주기억 T세포(CD8 TRM)'라는 면역세포가 피부 조직 안에 오래 머물며 염증을 기억하는 특성 때문에, 겉으로 증상이 사라진 후에도 쉽게 재발하는 것으로 알려져 있다.
연구팀은 건선 환자의 CD8 TRM 세포에서 미토콘드리아 기능이 비정상적으로 변화해 있다는 점에 주목했다. 세포의 에너지를 생산하는 미토콘드리아에서 활성산소가 과도하게 증가하고 산소 소비 능력은 떨어져 있었다. 이러한 변화는 세포 내 'STAT3'라는 신호 단백질을 과도하게 활성화시키고, 결국 염증 유발 단백질인 'IL-17'의 분비를 촉진하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이를 '미토콘드리아-STAT3-IL-17 축'으로 명명했다.
연구팀은 이 악순환을 차단하기 위해 '나노그래핀옥사이드(NGO)'라는 탄소 기반 나노물질을 활용했다. 머리카락 굵기의 수만 분의 1 크기인 이 나노물질은 세포 안으로 정밀하게 들어가 기능을 조절할 수 있다. 인비씨티(주)와의 공동연구를 통해 나노그래핀옥사이드를 안정적으로 전달하는 방법을 개발한 연구팀은 실험을 통해 놀라운 결과를 확인했다.
나노그래핀옥사이드를 처리한 건선 관련 면역세포에서는 증가해 있던 활성산소가 감소하고, 떨어져 있던 미토콘드리아 기능이 회복됐다. 또한 과도하게 활성화된 STAT3가 감소했으며, IL-17 분비 세포 수도 줄어들었다. 이는 나노그래핀옥사이드가 단순히 염증을 억제하는 것이 아니라, 면역세포의 에너지 대사를 정상화함으로써 염증의 근본 신호를 차단한다는 것을 의미한다.
건선을 유도한 마우스 모델 실험에서도 효과가 입증됐다. 건선이 유발된 동물에서는 피부와 면역기관에서 CD8 TRM 세포와 IL-17 발현이 크게 증가했지만, 나노그래핀옥사이드를 투여한 그룹에서는 염증 관련 세포가 현저히 감소했고 피부 병변 지표인 PASI 점수도 뚜렷하게 개선됐다. 더 나아가 실제 건선 환자의 혈액에서 분리한 면역세포를 대상으로 한 실험에서도 동일한 결과가 확인됐다.
조미라 교수는 "이번 연구는 건선의 재발을 일으키는 CD8 TRM 세포의 대사 이상을 미토콘드리아 단계에서 조절할 수 있음을 확인한 것"이라며 "단순히 염증을 억제하는 것이 아닌, 질병을 반복시키는 근본 신호를 차단하는 새로운 치료 전략이 될 것"이라고 밝혔다.
방철환 교수는 "기존 치료제 중 일부는 JAK-STAT 신호를 억제하지만, 장기 사용 시 효과 감소나 내성 문제가 보고되고 있다"며 "이번 연구는 면역세포의 에너지 대사 자체를 조절함으로써 새로운 접근 가능성을 제시했다는 점에서 차별성을 가진다"고 설명했다.
이번 연구는 가톨릭대학교 의과학과 병리학교실 김태호 대학원생이 제1저자로 참여했으며, 나노기술 기반 면역연구 분야의 국제 학술지 Journal of Nanobiotechnology(Impact Factor 12.6)에 "NGO ameliorates psoriasis by modulating mitochondrial function and suppressing pSTAT3–IL-17–expressing CD8+ TRM cells"라는 제목으로 게재됐다.
메디컬투데이 김미경 기자([email protected])
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