전북대 조의식 교수 연구팀이 치아뿌리 생성을 담당하는 특수세포를 발견하고 이를 조절하는 단백질을 알아냈다. 이는 치아뿌리 형성의 단서를 제공하여 성인의 70% 이상이 앓고 있는 잇몸질환의 치료연구는 물론 상실 혹은 손상된 치아 및 치주조직에 대한 혁신적인 치료법을 개발하는데 크게 기여할 것으로 기대된다.

상아모세포 분화조절인자는 미지의 영역

치주질환은 대부분의 성인에서 발병하고 있는 대표적인 만성질환이다. 이와 같은 치주질환의 근본적인 치료를 위해서는 치아를 턱뼈에 유지시켜주는 부분인 치아뿌리와 치주조직의 형성과정에 대한 이해가 필요하다. 그러나 현재까지는 치아뿌리와 치주조직의 형성을 조절하는 신호전달에 대해서 잘 알려져 있지 않아 질환에 의해 손상된 치주조직을 치유하고 재생하기 위한 치료적 접근이 어려웠다.

치아의 구조 ⓒ 위키백과, 사이언스올

치아의 대부분을 구성하고 있는 상아질은 치아의 외형을 결정하는 경조직으로 특수하게 분화된 상아모세포(odontoblast)에 의해 형성된다. 상아모세포는 단단한 조직인 상아질의 기질을 분비하고 석회화를 유도하는 세포로 이것의 분화를 조절하는 인자에 대해서는 알려지지 않고 있다. 뿐만 아니라 치아를 턱뼈에 유지시키는데 있어서 중요한 역할을 하는 치아뿌리를 형성하기 위한 상아모세포의 분화조절기전과 치아뿌리의 형성과정에 대해서는 밝혀져 있지 않았다.

베타카테닌 유전자의 매개 역할이 핵심

연구팀은 베타카테닌 단백질이 상아모세포에 많이 존재하는 것에 착안하여 상아모세포에 주목했다. 베타카테닌은 상아모세포와 그 전구세포 뿐만 아니라 인접한 상피조직에서도 발현되는 세포내 신호전달 물질로서, 세포의 증식과 분화를 조절하는 것으로 잘 알려져 있다.

치아뿌리의 형성과정에서 베타카테닌의 역할을 알아보기 위하여 분화중인 상아모세포에서만 베타카테닌 단백질이 만들어지지 않도록 유전자조작생쥐를 만들어 관찰한 결과 정상생쥐와 달리 치아뿌리가 형성되지 않음을 확인하였다. 따라서 상아모세포의 분화를 위해서는 베타카테닌을 매개로 하는 신호전달이 필요함을 밝혀냈다.

유전자조작생쥐에서 치아뿌리가 형성되지 않은 모습 ⓒ 한국연구재단

베타카테닌 신호를 받지 못하면 상아모세포가 제대로 분화되지 않은 상태로 증식하여 치수(pulp, 치아의 내부를 채우고 있는 부드러운 결합조직)로 옮겨가게 되어 상아질을 만들지 못한다.

따라서 치아뿌리의 발생과정에서 베타카테닌이 상아모세포의 분화를 결정하는 필수적인 인자이며, 상아모세포의 분화가 치아뿌리 형성을 조절하는 핵심조건임을 밝혀냈다.

조 교수는 “분화 중인 상아모세포의 발견과 베타카테닌 유전자의 매개 역할이 규명된 것은 향후 치아와 치주조직 재생을 실현하는 데 있어서 핵심적인 부분”이라며 “상실되거나 손상된 치아 및 치주조직에 대한 치료법 개발과 바이오치아 연구에 기여할 것” 이라고 강조했다.

이번 연구는 치의학 분야 권위지 국제치과연구학회지(J Dent Res) 최신호(1월 23일자) 온라인판에 게재되었으며, 국제치과연구학회가 이 연구결과의 과학적 의의와 향후 전망에 관한 논평을 함께 발표했다.

노한나 사이언스올 편집위원