골재생 치료제 원천기술 확보…이윤실 교수 5월 과기인상

(서울=뉴스1) 나연준 기자 = 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 대한민국 과학기술인상 5월 수상자로 뼈를 만드는 조골세포 내 미토콘드리아가 골형성을 촉진한다는 생물학적 기전을 최초로 규명한 이윤실 서울대학교 치의학대학원 교수를 선정했다.

최근 급격한 고령화로 골다공증, 골감소증, 골절 등 골질환 환자가 증가함에 따라 건강하고 독립적인 삶을 위한 '뼈 건강'에 대한 관심도 커지고 있다. 그러나 기존 치료제는 대부분 뼈가 깎이는 것을 막는(골흡수 억제) 방식이고, 드물지만 장기간 복용 시 부작용의 우려도 있어 일정 기간 치료 후 약물을 중단하는 휴지기가 필요하다.

이 교수는 이러한 부작용과 치료 공백을 줄이면서도 손상된 뼈를 재생(회복)시키는 미토콘드리아를 활용한 새로운 치료 방식을 제시했다. 우선 미토콘드리아가 조골세포에서 골형성을 촉진하는 중요한 역할을 한다는 사실을 입증하기 위해 조골세포 미토콘드리아에서만 녹색 형광단백질이 발현되는 유전자 변형 생쥐를 개발했다. 이를 통해 조골세포가 활성화될 때 미토콘드리아가 도넛 형태로 변형된 후 작은 소포체 형태로 세포 밖으로 분비되는 과정을 실시간으로 관찰했다.

또한 조골세포에서 분비된 미토콘드리아를 골결손 부위에 이식했을 때 골전구세포의 분화가 촉진되어 뼈 재생 속도가 빨라짐을 확인했다. 이는 미토콘드리아가 단순한 세포 내 기관을 넘어, 세포 간 신호를 전달하고 조직 재생을 유도하는 중요한 '핵심 촉진자' 역할을 한다는 점을 증명한 성과이다.

이 교수는 유전자 변형 생쥐 뼈에서 조골세포만 정밀하게 추출하는 방법을 정립해 골재생 연구의 정밀성과 재현성을 높였다. 또한 국내와 미국에 미토콘드리아 기반 치료제 기술 관련 총 6건의 특허를 등록하고, 11건을 출원해 해당 분야의 독보적인 원천기술도 확보했다.

해당 연구는 대사생물학 분야 국제학술지 '셀 메타볼리즘'(Cell Metabolism) 2023년 2월호 표지 논문으로 선정됐다. 이 교수는 미토콘드리아 연구 방향을 제안하는 국제 컨센서스 리포트 작성에 참여해 그 결과를 '네이처 메타볼리즘'(Nature Metabolism, 2025)에 발표하는 등 국제적 위상을 더욱 공고히 하고 있다.

이 교수는 "연구를 통해 궁극적으로는 근골격계 질환 치료의 새로운 접근 방식을 제시하고 싶다"며 "단순히 질환의 진행을 늦추는 것을 넘어, 손상된 조직을 회복시키는 치료가 보편화되는 시대를 여는 것이 목표"라고 말했다.

yjra@news1.kr