척추 수술이나 골절 치료에서는 뼈의 형성을 돕는 다양한 치료 방법이 활용되고 있다. 그중 BMP-2는 골형성을 촉진하는 대표적인 단백질로, 임상에서 효과적으로 사용되어 왔다.

하지만 작용 범위가 넓은 특성으로 인해 치료 부위 주변까지 영향을 미치는 부작용이 있어, 보다 정밀한 전달 방식에 대한 필요성이 꾸준히 제기돼 왔다.

▲(왼쪽부터) 박 성배 교수, 이 연 교수

이 같은 한계를 개선할 수 있는 새로운 전달 기술이 국내 연구진에 의해 제시됐다. 서울대학교병원운영 서울특별시보라매병원(병원장 이재협) 신경외과 박성배 교수와 서울대학교 화학과 이연 교수가 공동으로 진행한 해당 연구는 국제 학술지 Biomaterials Science 3월호에 게재됐으며, 해당 호 표지 논문으로도 선정됐다.

연구의 핵심은 BMP-2의 ‘위치’를 제어하는 데 있다. 기존에는 약물이 수술 부위에서 퍼져나가면서 효과가 빠르게 줄고, 동시에 부작용이 발생하는 구조였다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 BMP-2를 미세입자에 담고, 뼈에 잘 달라붙는 성질을 추가한 새로운 전달체를 설계했다.
 

이 전달체는 생분해성 고분자(PLGA)로 만들어진 입자 안에 BMP-2를 넣고, 표면에는 칼슘과 결합하는 특성을 가진 물질을 코팅한 구조다. 뼈 조직은 칼슘이 풍부하기 때문에, 이 입자는 자연스럽게 뼈 표면에 붙어 머무르게 된다. 그 결과 BMP-2가 주변으로 확산되지 않고, 필요한 위치에서 서서히 방출되는 환경이 만들어진다.

실험에서도 이러한 차이가 확인됐다. 해당 시스템은 BMP-2의 생물학적 활성을 유지하면서 수 주 동안 지속적으로 방출됐고, 골형성과 관련된 세포 반응도 유의하게 증가했다. 특히 기존 방식에서 관찰되던 비표적 부위에서의 골형성 발생이 크게 줄어든 점이 주목된다.

골형성의 ‘속도’에서도 차이가 있었다. 기존 방식은 초기 몇 주 동안 강한 반응을 보인 뒤 효과가 빠르게 감소하는 경향을 보였지만, 이번 시스템은 상대적으로 완만하게 시작해 더 오랜 기간 골형성을 유지하는 양상을 보였다. 이는 실제 뼈가 붙는 과정이 수 주에서 수개월에 걸쳐 진행된다는 점을 고려할 때, 보다 안정적인 치료 환경에 가까운 결과로 해석된다.
 

이번 연구는 골형성 치료에서 지속적으로 제기돼 온 ‘효과와 부작용의 균형’ 문제에 대해 새로운 접근 방향을 제시했다는 점에서 의미가 있다. 특히 척추유합술이나 골결손 치료처럼 정밀한 골형성 조절이 요구되는 분야에서, 보다 안정적인 치료 전략으로 확장될 가능성이 주목된다.

향후 임상 환경에서의 적용 가능성을 확인하기 위한 연구가 단계적으로 진행될 예정이며, 특히 실제 치료 환경에서의 용량 설정과 장기적 안전성에 대한 검증도 이어질 것으로 기대된다.

박성배 교수는 “골형성 치료에서는 얼마나 강하게 작용하느냐보다, 필요한 위치에서 정확하게 작용하는지가 더 중요하다”며 “이번 연구는 약물이 퍼지는 것을 제어해 치료 효과는 유지하면서도 보다 안정적인 결과를 기대할 수 있는 가능성을 보여줬다는 점에서 큰 의미가 있다”고 말했다.