신장에 이상이 있으면 몸속의 노폐물을 제거하는 기능이 원활하지 못해 혈액 투석을 하게 된다. 그러나 혈액 투석기는 신장에 비해 각종 노폐물을 제거하는 효율이 떨어지고, 노폐물이 우리 몸속에 쌓이게 되면 여러 가지 질환을 유발할 수 있게 된다.

이 중 투석 관련 아밀로이드증은 만성 신장 투석환자에게 발견되는 심각한 질병이며 관절염, 골절유발 골낭종, 손목터널 증후군 등의 임상 질환으로 이어질 수 있다. 원인은 베타 투 마이크로글로불린(b-2-microglobulin)이라고 하는 단백질의 응집으로 일어나는데, 신장 질환 환자의 경우 이 단백질의 농도가 일반인에 비해 60배 이상 증가돼 있다.

투석 관련 아밀로이드증이 이 베타 투 마이크로글로불린의 응집과 관계가 있다는 것이 알려진 지 20년 이상 지났으나, 이 단백질의 응집유발 구조 또는 응집 메커니즘은 알려진 바가 없다.

이에 함 교수 연구팀은 원인 단백질의 구조 뿐 아니라 신장 투석환자에게서 자주 발견되는 돌연변이 단백질들의 질환유발 단백질 구조를 컴퓨터 시뮬레이션과 역동열역학 연구방법을 통해 원자 수준에서 규명했다.

함 교수 연구팀에서 독창적으로 개발한 연구법인 역동열역학 방법은 지난 6월 화학분야 최고학술지인 Account of Chemical Research(IF=24.3)에 표지논문으로 소개됐으며, 단백질 관련 질환을 치료하는데 핵심역할을 할 것으로 기대돼 다국적 제약회사로부터 관심을 받고 있는 원천기술이다.

이 기술을 활용하면 만성 신장투석 환자의 아밀로이드증과 관절염, 골낭종 등 질환의 치료제 개발도 가능할 전망이다.

함 교수는 "신장 투석으로 유발되는 아밀로이드증의 원인 단백질 구조와 응집 기작을 규명함으로써 이 단백질을 타겟으로 한 신약 개발 연구가 가능해졌다"며 "관련 후속연구가 활발하게 이뤄질 수 있는 계기가 됐다"고 말했다.

한편 이번 연구는 삼성미래기술육성재단의 지원으로 수행되었고, 국제 학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 온라인판에 9월 8일 게재됐다.