미오스타틴 억제제 탑재 엑소좀의 DMD 치료 연구

중국 Tianjin대 HaiFang Yin 교수팀은 미오스타틴 억제제 탑재 엑소좀의 뒤쉔 근이영양증 (Duchenne muscular dystrophy, DMD) 치료 연구결과를 2020년에 발표하였다[1].

미오스타틴은 초기에 잠재 전구체로 합성되고 단백질 분해처리되어 더 짧은 활성형태(성숙 미오스타틴) 및 프로펩티드 단편으로 처리된다. 프로펩티드 단편은 성숙한 미오스타틴에 결합하는 억제제이다. 트랜스제닉 마우스에서 프로펩티드의 과발현은 근육질량의 증가를 가져왔고 프로테아제 내성 프로펩티드를 mdx 마우스(DMD 유전자 돌연변이 모델)에 주입하면 4주 이내에 근육의 체중이 증가했다. 그러나 천연 프로펩타이드의 직접적인 사용은 mdx 생쥐에서 근육에 유익한 효과를 일으키지 못했다[3].

천연 프로펩티드가 미오스타틴의 활성을 효과적으로 억제하지 못하는 것은 낮은 생체 이용률과 혈청 안정성에 기인할 수 있다. 이 문제를 해결하고자 HaiFang Yin 교수팀은 프로펩티드를 엑소좀 표면 단백질 CD63에 세포클로킹(cloaking)시켜 순환 반감기와 안정성을 향상시키고자 하였다. 엑소좀에서 발현된 프로펩티드는 mdx 마우스에서 향상된 전달 및 혈청 안정성을 나타냈고, 성숙한 미오스타틴에 효율적으로 결합하여 심장 독소로 손상된 야생형 및 mdx 마우스에서 근육재생 및 성장을 향상시켰으며, 독성은 검출되지 않았다.

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[1] Ran, Ning, et al. "Effects of exosome-mediated delivery of myostatin propeptide on functional recovery of mdx mice." Biomaterials 236 (2020): 119826.

[2] Bogdanovich, Sasha, et al. "Myostatin propeptide‐mediated amelioration of dystrophic pathophysiology." The FASEB Journal 19.6 (2005): 543-549.

[3] Matsakas, Antonios, et al. "Molecular, cellular and physiological investigation of myostatin propeptide-mediated muscle growth in adult mice." Neuromuscular Disorders 19.7 (2009): 489-499.