당뇨쥐에서 세포투과펩티드 결합 에리스로포이에틴을 이용한 피부재생의 촉진

Abstract

신장에서 주로 만들어지는 생리활성 물질인 에리스로포이에틴 (erythropoietin, EPO) 은 적혈구의 생성을 촉진시켜 산소공급을 원활하게 하는데, 최근 이 물질이 세포막 수용체와 결합하여 세포 사멸을 막고 혈관 생성을 촉진하는 것으로 밝혀짐에 따라 상처 치료에 효과적인 물질로서 그 가능성을 인정받고 있다. 그러나 상처의 치유과정에서 적혈구의 생성이 지나치게 증가하여 고점도 증후군으로 인해, 혈관 내 혈전의 침착과 심장의 손상, 그리고 뇌경색 등의 부작용에 이환 되게 하여 사망에 이를 수 있는 단점이 있다. 그리하여 현재 부작용 없이 EPO의 기능을 잘 발휘할 수 있는 치료방법에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 단백질 형질 도입 도메인 (protein transduction domain, PTD) 은 여러 가지 단백질과 결합하여 투여될 때 수용체를 통하지 않고도 목적으로 하는 세포 안으로 단백질을 잘 유입시키는 것으로 알려져 있다. 대표적인 PTD 로 HIV-1 유래의 Tat이 있으며, 본 연구에서는 이 Tat과 EPO를 융합하여 투여하였을 때 EPO의 조직 보호 효과 변화와 부작용 등을 측정하여 EPO의 효능을 연구하고자 하였다. 또 당뇨병 환자는 질병 경과에 따라 췌장 베타세포의 기능이 점차 떨어져 고혈당 등 대사 이상을 더욱 악화시키는데, 이 Tat-EPO 융합 단백질의 투여가 베타세포에 미치는 영향을 파악하여 실제 생체 내에서 치료로 이용할 수 있는지를 알아보고자 하였다. 흔히 당뇨병 환자에게서 상처의 회복 과정은 여러 단계가 교란되어 더욱 느리게 진행되는데, 특히 피부의 상처가 치유되는 과정에서 섬유아세포의 콜라겐 합성이 의미 있게 감소되는 바, 당뇨병으로 인해 저하된 섬유아세포의 기능이 Tat-EPO를 투여함으로써 다시 활성을 띄고 사멸을 억제하는지 실험실 내 연구를 통해 알아보고자 하였다. 한편, 생체 내에서의 Tat-EPO 투여로 인한 상처 회복 개선 효과를 측정하기 위한 실험에서 기존의 알려진 적혈구 과잉 생산에 따른 EPO의 부작용을 최소화 하고자 전신적 (systemic) 투여 방법 대신 지속적으로 단백질을 공급해 줄 수 있는, 크림에 단백질을 혼합하여 국소적으로 도포하는 방법을 채택하였다. 이와 같은 실험 결과, 췌장 베타세포와 섬유아세포 모두에서 Tat-EPO, EPO 융합 단백질을 실험실 내 처리 하였을 때, Tat-EPO 융합 단백질을 처리한 경우만이 세포 내로 이동이 월등하게 증가하였음을 확인하였다. 또, 이에 따라 세포 내 EPO 수용체의 발현 역시 증가함을 확인하였다. 이렇게 투여된 EPO 단백질은 산화스트레스에 의한 세포 사멸을 억제하였고, EPO 융합 단백질에 비해 Tat-EPO 융합 단백질을 처리한 군에서 월등히 세포 사멸을 억제시켰으며, 섬유아세포에 물리적인 상처를 주고 세포의 이동성을 확인한 결과 Tat-EPO 융합 단백질을 처리한 군에서 세포의 이동성이 더욱 증가한 것을 볼 수 있었다. 마지막으로, 생체 내 실험에서 당뇨병이 유발된 쥐에서의 피부 상처 회복 효과를 알아본 결과, Tat-EPO 융합 단백질이 포함된 크림을 도포한 당뇨병 쥐에서 가장 빠른 상처회복이 이루어졌음을 확인하였다. 이상의 결과들로 보아, Tat-EPO 융합 단백질은 실험실 내뿐만 아니라 동물 모델에서도 당뇨병의 상처 회복에 획기적인 치료 물질로 쓰일 수 있음을 확인할 수 있었다. 앞으로 이를 응용하여 사람에게 사용할 수 있게 된다면, 더욱 효과적인 새로운 치료법으로 유용하게 사용 할 수 있을 것으로 사료된다.