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교육과학기술부는 천식, 아토피 등 자가면역질환과 당뇨병, 심근경색 등 만성염증성질환을 치료할 수 있는 단백질 신약(Foxp3)이 국내 연구진의 주도로 개발됐다고 밝혔다.

연세대 이상규 교수와 한양대 최제민 교수가 주도하고 미국 예일대 의과대학이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구 재단의 리더연구자지원사업(창의연구)과 일반 연구자지원사업(기본연구)의 지원을 받아 수행됐고, 연구결과는 세계적으로 권위 있는 과학 전문지인 ‘미국립과학원회보(PNAS)’ 온라인 속보 11일자에 게재됐다.

이상규 교수 연구팀은 전 세계 생명과학자들이 해결하지 못한 오랜 숙제인 과다한 염증과 면역반응 발생을 방지하는 특이한 단백질(Foxp3)이 함유된 조절자 T세포 생성 방법 개발에 성공했다. 염증반응과 면역반응은 다양한 염증세포와 면역세포를 이용하여 외부의 해로운 물질(세균, 바이러스)로부터 우리 몸을 보호하는 매우 중요한 생체현상으로, 이 세포들 중에서 T세포는 염증반응과 면역반응을 총괄 조절하는 뇌와 같은 중요한 역할을 한다.

서로 다른 다양한 유전적, 환경적 요인을 가진 인간은 선천적으로 염증 반응과 면역반응이 과다하게 일어나는 경우가 있고, 생체 내 높은 위험 인자(콜레스테롤, 혈당)에 의해 만성염증과 면역과민반응을 일으켜, 자가 면역질환(천식, 아토피, 류마티스 관절염, 크론병)과 만성염증질환(심근 경색, 당뇨병)이 발생해 결국 사망에 이르는 것으로 알려져 있다.

우리 몸의 T세포 중에는 특이한 단백질(Foxp3)을 가진 조절자 T세포(Treg)가 과다한 염증과 면역반응의 발생을 방지하는 중요한 역할을 하지만, 자가면역질환과 만성염증성질환이 생기면 오히려 조절자 T세포의 기능과 숫자가 현저하게 줄어드는 것으로 알려져 왔다.

따라서 면역질환과 염증질환이 있는 환자의 T세포에 Foxp3 단백질을 넣어 조절자 T세포가 많이 생성되도록 하는 것은 가장 중요하면서 자연적인 치료법이지만, 지금까지 Foxp3 단백질을 세포내로 전달하거나 발현하는 치료법은 전 세계적으로 개발되지 못했다.

이상규 교수팀은 독자적으로 개발한 단백질 전달 물질(펩타이드)을 이용하여 과다한 염증과 면역반응을 일으키던 T세포를 조절자 T세포로 전환시켜 질환을 획기적으로 치료한다는 사실을 동물실험(쥐)을 통해 입증했다.

이 교수팀은 독자적으로 개발한 세포내 단백질 전달 능력이 뛰어나고 독성이 없는 세포 투과 펩타이드를 이용하여, Foxp3 단백질을 자가 면역질환이 있는 쥐의 T세포 안으로 전달했을 때, 자가면역질환을 일으키는 T세포가 이를 치료하는 조절자 T세포로 변환된다는 사실을 발견했다.

또한 태어날 때부터 Foxp3 유전자가 변이되어 심각한 자가면역질환과 염증질환을 일으켜 3주밖에 생존할 수 없던 쥐에게 Foxp3를 투여한 결과, 과다한 염증과 자가면역현상이 현저히 감소되어 쥐의 수명이 2배 이상 늘어난 것을 확인했다. 특히 이 방법은 전신 투여뿐만 아니라, 피부와 기도를 통해 투여할 수 있어 부작용을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

이상규 교수는 “이번 연구결과는 염증질환과 자가면역질환을 치료하는 조절자 T세포를 만드는 Foxp3라는 단백질 신약을 최초로 개발했다는 것과 함께, 이번 연구에서 사용된 단백질 신약 개발법을 이용하여 다른 질환에 효과적인 전사인자 단백질을 직접 단백질 신약으로 개발할 수 있는 가능성을 제시했다는 두 가지 큰 의미가 있다”라고 연구의의를 밝혔다.

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