다양한 분야의 연구서 미토콘드리아의 새로운 역할이 밝혀지면서 ‘치료제’ 개발에도 무한한 영향력을 보이고 있다.

25일 사이언스 시그널링(Science Signaling)에 게재된 논문에서는 미국 텍사스대 연구진이 '미토콘드리성 칼슘 단일 운반체(MCU)'의 에너지 운반 속도를 제어하는 미토콘드리아 단백질을 발견했다고 발표됐다.

연구팀에 따르면 '미토콘드리성 칼슘 단일 운반체(MCU)'는 지방과 당분을 에너지로 바꾸는 데 꼭 필요하다. 아울러 MCU가 에너지를 운반하는 속도는 많은 대사질환과 깊숙이 연관돼 있다.

MCU의 속도가 너무 느리면 비만하게 되고, 너무 빠르면 영양실조가 생기는 것이다. 건강을 유지하려면 반드시 제한속도를 지켜야 한다. 텍사스 연구팀은 이를 토대로 MCU의 에너지 운반 속도를 제어하는 미토콘드리아 단백질을 발견했다.

MICU1으로 불리는 이 단백질은 도로의 교통경찰과 비슷하게 에너지 대사 수위를 통제하는 것으로 나타났다.

체내 영양분 수위가 낮을 땐 MCU 채널을 꽉 조여 과도한 에너지 전환을 억제하고, 반대로 영양분 수위가 높으면 채널을 열어 에너지를 더 많이 만드는 식이다. 연구팀은 장차 MICU1 단백질이 비만 등 대사질환 치료제 개발의 중요한 표적이 될 것으로 기대했다.

이론적으로 볼 때 약물로 MICU1의 발현을 제어하면, 당분과 지방을 태우는 MCU 채널의 가동 수위도 조절할 수 있기 때문이다. 이같은 기전으로 MCU 채널을 활짝 열면 충분한 지방을 태워 날씬해진다고 연구팀은 설명한다.

동아대학교 의과대학 윤진호 교수 연구팀은 ‘항암단백질’에 의한 미토콘드리아의 역동성 조절 분자기전을 밝혀냈다. 이는 항암단백질 'p53'이 미토콘드리아 형태 변화를 직접적으로 조절한다는 것을 최초로 규명한 것에 의의가 있다.

윤 교수팀은 아데노바이러스를 사용해 p53을 세포에 발현시킨 후 미토콘드리아 형태변화를 분석, 미토콘드리아 형태에 급격한 변화가 일어나는 것을 발견했으며 이러한 미토콘드리아 형태변화가 다양한 구조적, 기능적 이상을 일으킨다는 것도 알아냈다. 

또 미토콘드리아 형태변화로 야기된 기능 이상은 결과적으로 세포내 활성산소를 증가시킴으로써 세포노화를 유도한다는 것도 밝혔다. 

그 외에도 미토콘드리아의 뇌세포 관련 연구들은 이미 많이 알려진 바 있다. 미국 솔크 생물학 연구소(Salk Institute for Biological Studies)와 스크립스 연구소 공동연구팀은 식물 추출물을 이용한 치료제 ‘CMS121’과 ‘J147’이 세포에서 에너지 생산을 담당하는 미토콘드리아의 기능과 관련된 유전자의 발현을 증가시키는 것으로 확인했다.

더불어 두 치료제가 아세틸CoA(acetyl-coenzyme A)라는 물질을 증가시켜 미토콘드리아의 기능과 세포 내 에너지 대사를 활발히 한다는 것을 밝혀냈다.

이러한 연구결과들이 도출됨에 따라 제약사들도 일찍이 미토콘드리아를 이용한 치료제 개발이 한창이다. 미토이뮨테라퓨틱스는 SCM생명과학과 손잡과 중간엽줄기세포와 미토콘드리아 조절 기술을 접목해 난치성·염증성질환 및 희귀질환에 대한 근본적인 치료제 개발에 협력하기로 했다.

영진약품은 미토콘드리아 이상질환 치료제로 개발 중인 신규물질 ‘KL1333’의 임상1상 승인을 받았다. 영진약품은 현재 멜라스증후군 치료제로 개발 중이며, 여러 연구결과를 통해 멜라스증후군 뿐만 아니라 미토콘드리아 기능 장애로 유발되는 많은 질환들까지 적용 범위를 확장, 새로운 치료기전을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

파이안바이오는 몸 속에 망가진 미토콘드리아를 바꿔주는 기술을 확보했다. 미토콘드리아의 이상 때문에 생긴 질환을 정상적인 미토콘드리아로 교체해 병을 낫게 하는 방식이다. 이스라엘 바이오기업 미노비아테라퓨틱스도 비슷한 방식의 치료제지만 망가진 미토콘드리아를 정상화시키는 기전으로 다른 기업들과는 조금 차이가 있다.