관절연골(articular cartilage)은 뼈의 관절 면을 싸고 있는 부분으로, 관절에 가해지는 물리적인 힘을 흡수 혹은 분산 시켜줌과 동시에, 관절간의 기계적 마찰을 줄여 골격의
움직임을 원활히 해주고 뼈를 보호해주는 역할을 합니다.

관절연골은 직접적인 물리적 손상이나 노화 혹은 각종 대사 질환에 의한 퇴행에 기인하여 닳아지거나 없어지게 되는데, 다른 조직과 달리 혈관과 신경 분포가 발달되지 않아, 한번
손상이 되면 자연적인 재생 능력이 거의 없다고 알려져 있습니다. 따라서 손상된 연골을 그대로 방치 할 경우, 연골질환 자체의 문제는 물론, 운동능력 저하에 따른 부작용,
통증으로 인한 스트레스 등 심각한 후유증과 함께 삶의 질적 저하를 초래하게 됩니다.

특히, 나이가 들어감(노화)에 따라 진행되는 퇴행성관절염은 연골조직이 점진적으로 닳아 없어지는 비가역적 현상으로, 기대수명이 늘어난 현대인에겐 피할 수 없는 질환입니다.
통계에 의하면 노년층 10명 중 8명이 앓고 있는 질환이며, 최근에는 상대적으로 젊은 층에서도 각종 스포츠 활동의 증가와 함께 발병률이 증가 추세에 있습니다.
건강보험심사평가원의 통계자료에 따르면 2022년 국내 관절질환 환자는 총 5,156,376명으로, 고령화 및 각종 스포츠 인구의 증가와 함께 해마다 그 발병 건수가 급속히 증가하고 있으며 최근에는 각종 암이나 대사질환과 더불어 주요 질병으로 인식되고 있습니다. 특히, 주목할 만한 점은 무릎관절질환 환자가 전체 관절질환 환자의 55% 이상을 차지하고 있습니다.

한편, 관절연골은 대부분 연골세포(chondrocyte)와 세포외기질(extracellular matrix, ECM)로 구성된 조직으로, 외부 환경에 적절히 반응하며 연골세포에 의한 지속적인 ECM
합성과 분해를 통해 조직의 항상성을 유지합니다.

연골의 세포외기질은 연골세포 항상성과 더불어 세포대사 및 구조 유지에도 중요한 역할을 하는데, 프로테오글리칸(proteoglycans; 주로 aggrecan), 히알루론산(hyaluronic
acid; HA), 콜라겐 섬유 (주로 type 2 collagen; Col2A) 및 세포부착 단백질인 인테그린(integrin) 등으로 이루어져 있습니다.

외상, 노화, 비만, 자가면역 등에 의해 손상된 연골은 연골조직의 항상성(homeostasis) 유지에 있어 장애가 발생하게 되는데, 이는 연골세포에서의 동화작용(anabolism)과
이화작용(catabolism) 사이의 불균형에서 비롯됩니다.

일례로, 연골손상이 발생하면 염증성 사이토카인(cytokine) 생성이 증가하게 되는데, 이는 대표적 연골 기질분해효소인 매트릭스 메탈로프로티네이즈(matrix metalloprotein
ase; MMP) 혹은 어그리카네이즈(aggrecanase)라는 효소성 단백질의 합성 및 활성화를 유도, 콜라겐(collagen)이나 어그리칸(aggrecan)과 같은 연골조직을 구성하는
세포외기질 분자를 파괴함으로써 연골퇴행을 초래하게 됩니다.

관절염은 발병 원인에 따라 크게 2가지로 구분되는데, 물리적 손상이나 노화에 기인한 퇴행성 골관절염(osteoarthritis; OA)과 자가면역질환에 의한 류마티스관절염(rheuma
toid arthritis; RA)으로 분류되며, 결과적으로 2가지 모두 연골의 손상을 야기하는 질환입니다.

관절염에 대한 치료법으로는 대부분 약물이나 운동요법과 같은 비수술적 요법과 관절내시경을 이용한 국소처치 혹은 관절전치환술과 같은 수술요법으로 이루어지고 있는데,
약물이나 운동요법은 주로 통증완화나 증상악화를 지연시키는데 목적을 두고 있으며, 중등도 이상 혹은 말기 관절염 환자를 대상으로 하는 수술요법은 손상연골부위를 제거하고
재생을 유도하거나, 인공관절과 같은 대체제로 보완해주는 치료법입니다. 최근에는 자가(본인의) 및 타가(다른 사람의) 줄기세포를 이용한 치료 방법이 주목 받고 있지만, 순수한
연골세포 만으로의 분화를 유도할 수 있는 조건이나 여타 부작용에 대한 검증 등 아직 해결해야 할 과제들이 남아 있다고 할 수 있습니다.

국내에서 진행되는 관절염 치료에 대한 동향으로는 다수의 제약회사에서 비스테로이드성 진통소염제(NSAID)와 프로톤펌프 억제제(proton pump inhibitor)를 기반으로 하는
복합제나, COX-2(Cyclooxygenase-2) 선택적 억제제, 혹은 천연물 제재를 사용한 다양한 관절염치료제 개발을 시도하고 있으나, 상당수가 예상치 못한 부작용이나 관절질환에
대한 근본적인 치료 효과를 나타내지 못하고 있는 실정이며, 기존 출시된 제품의 단점을 보완하고 개선을 시도하고자 최근 신약 개발이 활발히 진행 중이나 이 역시 아직은 과도기 상태입니다.

한편, 국내 세포치료제 시장은 중등도의 골관절염 환자를 겨냥해 빠르게 성장해가고 있는데, 크게 자가세포 치료제와 줄기세포 치료제로 구분되어 개발이 되고 있습니다.
현재 식약처의 허가를 받은 관절질환 세포치료제는 총 4개 제품이 상용화 되어 있으며, 2개의 자가연골유래 세포치료제와 1개의 제대혈유래 줄기세포치료제, 그리고 1종의 무세포화 동종연골 조직을 이용한 치료제가 있습니다.

해외의 경우, 초기단계의 관절염 치료에 대한 접근방법은 국내와 유사하게 NSAID나 COX-2 억제제 혹은 히알루론산 주사제가 주를 이루고 있으나, 최근에는 기존 관절염
치료제의 한계를 극복하고 근본적 치료를 목적으로 하는 DMOAD(disease modifying osteoarthritis drug) 개발이 관절염 치료에 대한 새로운 대안으로 주목 받고 있습니다.
하지만, 현재까지 DMOAD로 공식 인정받은 골관절염 치료제는 없으며, 다만 DMOAD 효과가 있을 것으로 기대되는 일부 저분자 화합물(MMP 저해제, bisphosphonate 등)이나
사이토카인 억제제 (IL-1β antagonist 등)로서의 항체 등 생물학적 제제, 칼시토닌(calcitonin), iNOS 저해제 등이 다양한 단계의 임상시험이 진행 중입니다.

종합적인 관점에서, 관절질환 치료에 대한 전반적인 상황은, 약물 치료제 대부분은 통증 및 염증완화, 관절윤활제 보충과 같은 대증적인 목적으로 상용되고 있으며, 재생치료 또한
체외 배양된 연골세포 혹은 줄기세포를 손상관절부위에 이식하는 수준으로 여전히 시행착오가 필요한 과도기적인 단계에 있는 바, 객관적이고 표준화된 기준과 함께 임상에서도
유효한 치료효과를 평가 받을 수 있는 보다 업그레이드 된 치료제 개발이 요구되는 시점입니다. 따라서 관절연골세포의 기본적인 생리활성과 함께 연골질환의 발생 기전을
이해하고, 이를 효과적으로 제어할 수 있는 방법에 대한 보다 근본적인 연구가 필요할 것입니다.

사람의 연골조직(cartilage)으로부터 분리,
배양한 연골세포(primary chondrocyte)
를 이용, 다양한 연골세포의 생리활성 조절기전
연구

연골세포 염증모델에서 유전자 전사체(transcriptom)
발현조절 연구

연골세포 및 조직 재생에 필요한 신규
조절물질(화합물/천연물) 탐색 및 기전규명 연구

전방십자인대절제술 (ACLT, anterior cruciate
ligament transection), 내측반월 연골손상
(DMM, destabilization of the medial
meniscus)과 같은 수술적 방법이나, IL-1b,
monosodium iodoacetate, collagenase 등
화학적 방법으로 연골손상 동물모델 구축 후, 각종
병리기전 및 치료제 개발에 필요한 전임상연구

초대배양(primary culture)한 연골세포를 이용,
연골세포 정상화와 함께 연골세포증식을 극대화 할 수
있는 물질을 탐색, 손상된 연골조직 재생을 위한 연구.
(연골전구세포 및 다량의 건강한 연골세포를 획득함과
아울러 세포증식과정에 수반되는 연골세포의 탈분화의
억제와 효율적인 재분화 유도가 핵심 기술임)