"무릎 관절염 치료, 통증 완화 넘어 '손상 관절 회복'과 '본래 기능 회복'이 핵심적 가치"

서울의대 분당서울대병원 이용석 교수,자가 연골 치료를 포함한 환자 개별화 전략

젊어지는 무릎 관절염, 분당서울대병원 이용석 교수가 제시하는 '첨단 재생 의료' 솔루션

고령화와 더불어 스포츠 인구의 급증과 대사질환의 영향으로 젊은 층에서도 무릎 관절염 환자가 크게 늘고 있다. 또한, 예전에는 고령이라고 여겼던 나이가 이제는 젊은 층으로 인식이 되는 것도 사실이다. 이러한 변화에 발맞춰 치료의 중심은 단순 통증 완화를 넘어 ‘자기 관절의 본래 기능을 얼마나 회복하느냐’로 옮겨가고 있다. 최근의 AI를 활용한 정밀 진단부터 환자 본인의 세포를 활용한 첨단 재생 치료까지, 무릎 관절 치료의 미래를 짚어보고 있는 분당서울대학교병원 이용석 교수를 통해 맞춤형 의료의 방향성을 들어보았다.

서울의대 분당서울대병원 정형외과 이용석 교수 ©약업신문

작년에 교수님의 무릎 골관절염 연구가 세계적인 학술지 Nature Portfolio Journal 인 'npj Digital Medicine (IF: 15.1)'에 게재되며 큰 주목을 받았습니다. 또한, 학술적 가치를 인정받아 BRIC의 '한국을 빛낸 사람들' 논문으로도 선정되기도 하였습니다. 이번 연구의 핵심 성과는 무엇입니까?

저희 연구팀은 대규모 임상 환자의 데이터를 AI 기계학습으로 분석하여, 무릎 골관절염 환자의 개인별 특성에 따른 관절염 진행 양상을 파악했습니다. 과거 경험에 의존했던 관절염 치료를 데이터 기반의 '정밀 의료'로 전환할 수 있는 기초를 마련했다는 점에 의의가 있습니다.

AI 분석 결과, 기존의 일반적인 진단 방식과 비교했을 때 어떤 차별점이 발견되었나요?

과거에는 관절염을 노화가 진행되면서 낡아지면서 생기는 퇴행성 질환으로 보았으나, 최근의 개념적 변화와 유사하게 AI 분석 결과 관절염은 복합적인 원인으로 발생한다는 것을 알 수 있었습니다. 특히, 저희 연구에서는 환자의 골밀도, 대사질환 유무, 하지 정렬 상태에 따라 진행 패턴이 확연히 다르다는 점이 확인되었습니다. 저희 모델은 높은 정확도(AUC 기준 최대 0.94)를 바탕으로 환자의 향후 관절염 악화 부위나 확산 여부를 조기에 예측하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대됩니다.

골밀도가 낮은 환자는 골밀도를 개선하는 것이 선행이 되어야겠고, 하지 정렬 불균형이 있는 환자는 교정과 연골 재생을 병행하는 것이 효과적일 수 있습니다. 또한 당뇨나 고혈압 같은 대사질환이 있는 경우 관절 주변의 염증 조절이 선행되어야 진정한 의미의 맞춤형 치료가 가능해집니다.

최근 분당서울대병원에서 시행 중인 ‘자가 늑연골(갈비뼈 연골) 세포 재생 치료’가 주목받고 있습니다. 어떤 원리입니까?

환자 본인의 갈비뼈에서 건강한 늑연골 세포를 소량 채취해 체외에서 대량 배양한 뒤, 무릎의 손상 부위에 이식하는 1:1 환자 맞춤형 치료입니다. 이는 '4세대 자가연골세포치료제(ACI)' 기술이 적용된 것으로, 무릎 본연의 매끄럽고 튼튼한 ‘초자연골’ 재생을 목표로 합니다. 기존 기술들이 가진 내구성 문제를 보완하여 장기적인 관절 기능 회복을 돕는 치료 옵션입니다.

줄기세포 치료가 다방향으로 진행될 수 있는 줄기세포를 이식함에 비해, 자가 늑연골 세포 치료는 환자 자신의 세포를 직접 이식하여 실제 연골 조직으로 생착시키는 과정에 집중합니다. 따라서 구조적인 복구와 연골 형성 능력 면에서 보다 직접적인 기여를 기대할 수 있습니다.

무릎 연골 세포는 노화에 따라 증식 능력이 감소할 수 있으나, 늑연골 세포는 상대적으로 고령 환자에게서 채취하더라도 세포 활성도와 증식 능력이 우수한 편입니다. 덕분에 60대 이상의 환자들에게도 건강한 연골 조직을 형성할 수 있는 가능성을 열어줍니다.

치료제의 형태가 작은 구슬 모양인 ‘펠릿(Pellet)’이라고 들었습니다. 어떤 이점이 있습니까?

약 2,000만~5,000만 개의 연골세포를 작은 구슬 형태의 ‘펠릿’ 모양으로 구성했습니다. 이 형태는 병변 부위의 부착력과 생착률을 높이는 데 유리하며, 관절경을 이용한 최소침습 시술을 가능하게 하여 환자의 신체적 부담을 덜어주는 장점이 있습니다.

과거에는 세포 고정을 위해 인공 지지체가 필요한 경우가 많았으나, 이 기술은 세포 구슬 자체가 서로 응집하는 성질을 이용합니다. 인공 소재 분해 과정에서 발생할 수 있는 염증 우려를 줄이고, 순수하게 살아있는 연골 세포와 세포외기질만으로 결손 부위를 채울 수 있어 안전성을 높였습니다.

늑연골 소량 채취는 국소마취나 수면 마취 하에 비교적 간단히 진행됩니다. 채취 부위는 시간이 지나며 안정화되며, 무릎을 크게 절개하는 수술적 방식에 비해 환자가 느끼는 부담이 적은 편입니다.

임상 연구를 통해 확인된 치료 효과와 회복 과정은 어떠합니까?

다기관 임상 연구 결과, MRI 기반의 MOCART 점수와 환자 만족도 조사에서 긍정적인 성과를 보였습니다. 통상적으로 수술 3개월 후부터 기능적 개선이 감지되며, 6개월 이후에는 일상적인 가벼운 운동이 가능할 정도로 안정적인 회복 양상을 보입니다.

이 치료법은 자신의 관절을 최대한 보존하는 것은 정형외과 치료의 궁극적 지향점입니다. 활동량이 많은 젊은 층부터 인공관절 수술을 최대한 늦추고자 하는 중장년층까지, 자가 세포 재생 치료는 ‘관절 보존 치료’를 위한 중요한 대안이 될 것입니다. 그렇지만, 서두에 말씀드린대로 여러 문제점을 같이 교정한다면 관절염 치료의 질을 높이는데 크게 기여할 것으로 보입니다.

마지막으로 무릎 통증으로 고통받는 환자들에게 조언 한 말씀 부탁드립니다.

관절염 치료의 정확한 목적과 의미를 아는게 중요할 것 같습니다. 제가 말씀드리는 관절염의 치료는 통증 같은 증상의 조절만이 목적이 아니고, 문제점을 잘 파악해서 원상 복귀에 가까운 상태로 만드는 관절염 치료를 의미하는 것입니다. 이는 여러 원인에 대한 약물 치료와 수술적 치료를 적당히 병용하면서 개선을 도모하는 것입니다.

제가 말씀드리는 관절염 치료는 새 집을 짓는 재건축에 대비해서 이것저것 문제가 있는 집 상태를 잘 파악해서 리모델링을 잘 해보자고 이해하시면 더 쉽게 이해가 될 것으로 보입니다.

[이용석 교수 프로필]

이용석 분당서울대학교병원 정형외과 교수는 슬관절 및 스포츠 의학 분야의 권위자로 손꼽힌다. 이 교수는 대한슬관절학회 최우수논문상, 과학기술우수논문상, 서울대학교 의과대학 학술상 등을 잇달아 수상하며 독보적인 연구 업적을 쌓아왔다. 특히 현재 SCI급 국제 학술지인 ‘Arthroscopy Journal’ 편집위원과 대한스포츠의학회 상임위원으로 활동하며 국내외 정형외과 학술 발전에 중추적인 역할을 하고 있다.