건국대학교 정혜원 교수(의과대학 안과) 연구팀이 울산과학기술원(UNIST) 유자형 교수(화학과) 연구팀과 공동으로 노화된 망막세포의 표면에서 새로운 단백질 표지자 ‘Bst2’를 규명하고, 이를 기반으로 노화세포만을 선택적으로 제거할 수 있는 표적 치료 전략을 제시했다. 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’(IF=15.7)에 3월 온라인 게재됐다.
노화가 진행되면 망막의 기능을 유지하는 핵심 세포인 망막색소상피(RPE) 세포가 노화되고 기능이 손상되며, 이는 노인성 황반변성 등 퇴행성 망막 질환으로 이어질 수 있다. 노화 세포는 주변 조직에 염증과 손상을 유발해 질병을 악화시킬 수 있기 때문에, 이를 선택적으로 제거하는 것이 중요하다. 이와 관련해 기존의 ‘세놀리틱(senolytic)’ 치료 방식은 노화된 세포만을 정확히 골라내지 못해 정상 세포까지 영향을 줄 수 있어 임상 적용에 한계가 있었다.
연구팀은 단일세포 전사체 분석을 통해 노화된 망막색소상피 세포 표면에서 선택적으로 증가하는 단백질 ‘Bst2’를 새롭게 규명했다. 이는 노화세포를 구별할 수 있는 ‘표적 표지자’ 역할을 한다. 이를 바탕으로 연구팀은 Bst2를 인식하는 항체가 결합된 나노입자 플랫폼(B-Z-PON)을 개발하고, 노화세포를 제거하는 세놀리틱 약물(ABT-263)을 탑재했다. ABT-263은 연구팀의 기존 연구에서 망막 노화세포 제거 효과가 확인된 약물이지만, 단독 사용 시에는 선택성이 제한적이라는 한계가 있었다. 해당 전달체는 Bst2가 발현된 노화세포에만 선택적으로 결합한 뒤, 세포 내부 환경에 반응해 약물을 방출하도록 설계됐다.
실험 결과, 해당 기술은 자연 노화 및 망막 변성 마우스 모델에서 노화된 망막색소상피 세포를 선택적으로 제거하고 망막 구조와 기능을 유의미하게 회복시키는 효과를 보였다. 특히 망막전위도(ERG) 분석을 통해 시각 기능 개선이 확인됐으며, 정상 세포에 대한 뚜렷한 독성은 관찰되지 않았다.
이번 연구는 노화된 세포를 분자 수준에서 식별하고 선택적으로 제거할 수 있는 정밀 치료 전략을 제시했다는 점에서 의미가 있다. 정혜원 교수 연구팀이 지난 십여 년간 꾸준히 축적해 온 망막 질환 분야 세놀리틱·세노모픽 연구 성과를 정밀 표적 치료 전략으로 확장한 성과다.
정혜원 교수는 “이번 연구는 노화된 망막세포를 분자 수준에서 식별할 수 있는 새로운 표지자인 ‘Bst2’를 규명하고, 이를 기반으로 노화세포만을 선택적으로 제거할 수 있는 정밀 치료 전략을 제시한 점에서 의미가 있다”며 “향후 건성 황반변성을 포함한 다양한 퇴행성 망막 질환 치료의 새로운 접근법이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다. 또한 이번에 개발된 항체 결합형 나노 전달체는 표적 단백질만 바꾸면 다른 노화 관련 질환에도 적용할 수 있어, 신경계·심혈관계 등 다양한 질환으로 확장 가능한 플랫폼 기술로 활용될 수 있다.
이번 연구에는 채재병 박사(건국대)와 오준용 박사(UNIST)가 공동 제1저자로 참여했으며, 정혜원 교수(건국대)와 유자형 교수(UNIST)가 교신저자로 참여했다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 보건복지부의 지원을 받는 한국연구재단(NRF) 및 한국보건산업진흥원(KHIDI) 연구비로 수행됐다.
※논문 바로가기: Bst2-targeted senotherapy restores visual function by eliminating senescent retinal cells
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