성장 인자
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1. 개요
성장 인자는 세포의 성장, 증식, 분화를 촉진하는 물질로, 사이토카인과 유사하게 세포 간 신호 전달에 관여하지만 기원과 기능에서 차이를 보인다. 성장 인자는 다양한 세포에서 생성되는 반면, 사이토카인은 주로 면역 세포에서 생성되어 면역 반응을 조절한다. 성장 인자는 혈액 및 종양 질환, 심혈관 질환, 피부 질환 및 미용 분야 등 의학적 응용 분야에서 활용되며, 특히 피부 상처 치유 및 뼈와 같은 다른 조직의 재생에 효과가 있다.
성장 인자와 사이토카인은 모두 세포 간 신호 전달에 관여하는 물질이지만, 그 기원과 주요 기능에서 차이를 보인다. 사이토카인은 주로 면역 세포에서 생성되어 면역 반응 조절에 관여하는 반면, 성장 인자는 다양한 세포에서 생성되어 세포의 성장, 증식, 분화를 촉진한다.[22]
2. 사이토카인과의 비교
몇몇 성장 인자는 사이토카인으로 분류되기도 하며, 과립구 콜로니 자극 인자(G-CSF) 및 과립구 대식세포 콜로니 자극 인자(GM-CSF)가 그 예시이다. 반대로, 세포 생장 또는 세포 증식을 억제하거나, Fas 리간드처럼 세포예정사(PCD) 또는 세포자살을 유도하는 사이토카인도 존재한다.[3]
2. 1. 용어 사용의 혼용
성장 인자는 과학자들 사이에서 사이토카인이라는 용어와 같은 의미로 사용되기도 한다.[22] 역사적으로 사이토카인은 조혈(혈액 및 림프 형성) 세포 및 면역계 세포(예: 비장, 가슴샘, 림프절의 림프구 및 조직 세포)와 연관되어 있다. 세포가 액체 현탁액에서 발생할 수 있고 고체 조직에 결합되지 않은 순환계 및 골수의 경우 용해성 순환 단백질 분자로 소통하는 것이 합리적이다. 그러나 다양한 연구에서 조혈 및 면역 시스템이 사용하는 동일한 신호 전달 단백질 중 일부가 발달 중 및 성숙한 유기체에서 모든 종류의 다른 세포 및 조직에서도 사용되고 있음이 분명해졌다.
성장 인자는 세포 증식에 긍정적인 영향을 의미하지만 사이토카인은 분자가 증식에 영향을 미치는지 여부와 관련하여 중립적인 용어이다. 과립구 콜로니 자극 인자(G-CSF) 및 과립구 대식세포 콜로니 자극 인자(GM-CSF)와 같은 일부 사이토카인은 성장 인자가 될 수 있지만 다른 것은 세포 생장 또는 세포 증식에 억제 효과가 있다. Fas 리간드와 같은 일부 사이토카인은 죽음 신호로 사용된다. 이것들은 표적 세포가 세포예정사(PCD) 또는 세포자살을 겪도록 한다.
2. 2. 역사적 배경
성장 인자는 과학자들 사이에서 사이토카인이라는 용어와 같은 의미로 사용되기도 한다.[22] 역사적으로 사이토카인은 조혈(혈액 및 림프 형성) 세포 및 면역계 세포(예: 비장, 가슴샘, 림프절의 림프구 및 조직 세포)와 연관되어 왔다. 세포가 액체 현탁액에서 발생할 수 있고 고체 조직에 결합되지 않은 순환계 및 골수의 경우 용해성 순환 단백질 분자로 소통하는 것이 합리적이었다. 그러나 다양한 연구에서 조혈 및 면역 시스템이 사용하는 동일한 신호 전달 단백질 중 일부가 발달 중 및 성숙한 유기체에서 모든 종류의 다른 세포 및 조직에서도 사용되고 있음이 분명해졌다.
성장 인자와 사이토카인이라는 용어는 종종 동의어로 취급되지만, 발견 경위가 다르다.
그러나, 조혈계·면역계의 단백질이 다른 조직에서, 또는 발생 과정에서 사용되는 예도 밝혀지고 있다.
2. 3. 상호 보완적 역할
조혈계 및 면역계 단백질이 다른 조직 또는 발생 과정에서 사용되는 경우가 발견되면서, 성장 인자와 사이토카인의 역할이 상호 보완적이라는 사실이 밝혀졌다.[22]3. 주요 성장 인자
개별 성장 인자 단백질은 구조 및 진화적으로 관련된 더 큰 단백질 집단의 구성원으로 나타나는 경향이 있다. 주요 성장 인자 패밀리에는 TGF-β, 뼈 형성 단백질(BMP), 신경영양 인자(뉴로트로핀), 섬유아세포 성장 인자(FGF) 등이 있다.
대표적인 성장 인자는 다음과 같다.
- 상피 성장 인자(EGF)
- 인슐린 유사 성장 인자(IGF)
- 변환 성장 인자(TGF)
- 염기성 섬유아세포 성장 인자(bFGF 또는 FGF2)
- 신경 성장 인자(NGF)
- 뇌 유래 신경 영양 인자(BDNF)
- 혈관 내피 성장 인자(VEGF)
- 과립구 집락 자극 인자(G-CSF)
- 과립구 대식세포 집락 자극 인자(GM-CSF)
- 혈소판 유래 성장 인자(PDGF)
- 에리스로포이에틴(EPO)
- 트롬보포이에틴(TPO)
- 간세포 성장 인자(HGF)
성장 인자는 현재 의료 분야에서도 활발하게 사용되고 있다.
3. 1. 주요 성장 인자 목록
| 성장 인자 | 설명 |
|---|---|
| 아드레노메둘린 (AM) | |
| 앤지오포이에틴 (Ang) | |
| 자가 분비 운동성 인자 | 포도당 6-인산 이성질화효소 |
| 뼈 형성 단백질 (BMP) | |
| Ciliary 신경 영양 인자 패밀리 | |
| Ciliary 신경 영양 인자 (CNTF) | |
| 백혈병 억제 인자 (LIF) | |
| 인터루킨 6 (IL-6) | |
| 콜로니 자극 인자 | |
| 대식세포 콜로니 자극 인자 (M-CSF) | |
| 과립구 콜로니 자극 인자 (G-CSF) | |
| 과립구 대식세포 콜로니 자극 인자 (GM-CSF) | |
| 표피 성장 인자 (EGF) | |
| 에프린 | |
| 에프린 A1 | |
| 에프린 A2 | |
| 에프린 A3 | |
| 에프린 A4 | |
| 에프린 A5 | |
| 에프린 B1 | |
| 에프린 B2 | |
| 에프린 B3 | |
| 에리트로포이에틴 (EPO) | |
| 섬유아세포 성장 인자 (FGF) | |
| 섬유아세포 성장 인자 1 (FGF1) | |
| 섬유아세포 성장 인자 2 (FGF2) | |
| 섬유아세포 성장 인자 3 (FGF3) | |
| 섬유아세포 성장 인자 4 (FGF4) | |
| 섬유아세포 성장 인자 5 (FGF5) | |
| 섬유아세포 성장 인자 6 (FGF6) | |
| 섬유아세포 성장 인자 7 (FGF7) | |
| 섬유아세포 성장 인자 8 (FGF8) | |
| 섬유아세포 성장 인자 9 (FGF9) | |
| 섬유아세포 성장 인자 10 (FGF10) | |
| 섬유아세포 성장 인자 11 (FGF11) | |
| 섬유아세포 성장 인자 12 (FGF12) | |
| 섬유아세포 성장 인자 13 (FGF13) | |
| 섬유아세포 성장 인자 14 (FGF14) | |
| 섬유아세포 성장 인자 15 (FGF15) | |
| 섬유아세포 성장 인자 16 (FGF16) | |
| 섬유아세포 성장 인자 17 (FGF17) | |
| 섬유아세포 성장 인자 18 (FGF18) | |
| 섬유아세포 성장 인자 19 (FGF19) | |
| 섬유아세포 성장 인자 20 (FGF20) | |
| 섬유아세포 성장 인자 21 (FGF21) | |
| 섬유아세포 성장 인자 22 (FGF22) | |
| 섬유아세포 성장 인자 23 (FGF23) | |
| 소 태아 성장 호르몬 (FBS) | |
| GDNF 리간드 계열 | |
| 신경 교세포주 유래 신경 영양 인자 (GDNF) | |
| 뉴르투린 | |
| 페르세핀 | |
| 아르테민 | |
| 성장 분화 인자 9 (GDF9) | |
| 간 세포 성장 인자 (HGF) | |
| 간암 유래 성장 인자 (HDGF) | |
| 인슐린 | |
| 인슐린 유사 성장 인자 | |
| 인슐린 유사 성장 인자 1 (IGF-1) | |
| 인슐린 유사 성장 인자 2 (IGF-2) | |
| 인터루킨 | |
| 인터루킨 1 (IL-1) | IL-3 및 IL-6의 보조 인자. T 세포를 활성화시킨다. |
| 인터루킨 2 (IL-2) | T 세포 성장 인자. IL-1 합성을 자극한다. B 세포 및 NK 세포를 활성화시킨다. |
| 인터루킨 3 (IL-3) | 모든 비 림프구 세포의 생성을 자극한다. |
| 인터루킨 4 (IL-4) | 활성화된 B 세포, 휴지 T 세포 및 비만 세포의 성장 인자. |
| 인터루킨 5 (IL-5) | 활성화된 B 세포 및 호산구의 분화를 유도한다. |
| 인터루킨 6 (IL-6) | Ig 합성을 자극한다. 형질 세포의 성장 인자. |
| 인터루킨 7 (IL-7) | 전-B 세포의 성장 인자. |
| 케라틴 세포 성장 인자 (KGF) | |
| 이동 자극 인자 (MSF) | |
| 대식세포 자극 단백질 (MSP) | |
| 마이오스타틴 (GDF-8) | |
| 뉴레귤린 | |
| 뉴레귤린 1 (NRG1) | |
| 뉴레귤린 2 (NRG2) | |
| 뉴레귤린 3 (NRG3) | |
| 뉴레귤린 4 (NRG4) | |
| 신경영양 인자 | |
| 뇌 유래 신경 영양 인자 (BDNF) | |
| 신경 세포 성장 인자 (NGF) | |
| 신경영양 인자-3 (NT-3) | |
| 신경영양 인자-4 (NT-4) | |
| 태반 성장 인자 (PGF) | |
| 혈소판 유래 성장 인자 (PDGF) | |
| 레날라제 (RNLS) | 항세포자살 생존 인자 |
| T 세포 성장 인자 (TCGF) | |
| 트롬보포이에틴 (TPO) | |
| 전환 성장 인자 | |
| 전환 성장 인자 알파 (TGF-α) | |
| 전환 성장 인자 베타 (TGF-β) | |
| 종양 괴사 인자-알파 (TNF-α) | |
| 혈관 내피 성장 인자 (VEGF) | |
| 윈트 신호전달 (Wnt Signaling Pathway) | |
3. 2. 혈소판 내 성장 인자
혈소판의 알파 과립에는 혈소판 유래 성장 인자(PDGF), 인슐린 유사 성장 인자 1(IGF-1), 표피 생장 인자(EGF), 전환 성장 인자 베타(TGF-β)가 포함되어 있어 대식세포, 섬유아세포, 내피세포를 끌어들이고 활성화하여 상처 치유를 시작한다.[1]4. 의학적 응용
성장 인자는 지난 20년 동안 혈액 및 종양 질환[23][24], 심혈관 질환[25][26]의 치료에 사용되어 왔다.
- 피부 상처 치유 및 뼈와 같은 다른 조직의 재생(PDGF-BB)
- 트라페르민 (상품명: 피브라스트, 리그로스) 유전자 재조합 bFGF (재조합 인간 염기성 섬유아세포 성장 인자: rhbFGF)는 일본에서 궤양, 욕창, 치주염에 사용된다.[8]
- 네피델민 재조합 인간 상피 성장 인자 (rhEGF)는 아시아 일부 국가에서 궤양 및 탈모증에 사용된다.
- 베카플레르민 인간 PDGF는 미국에서 궤양에 사용된다.
4. 1. 혈액 및 종양 질환
성장 인자는 지난 20년 동안 호중구 감소증, 골수이형성증후군, 백혈병, 재생불량성빈혈, 골수 이식[23][24] 등의 혈액 및 종양 질환 치료에 사용되어 왔다.4. 2. 심혈관 질환
성장 인자는 지난 20년 동안 혈관 신생을 촉진하여 심혈관 질환[25][26] 치료에 사용되어 왔다.4. 3. 피부 질환 및 미용
rhEGF 크림은 한국인을 대상으로 한 무작위 대조 시험에서 여드름과 기미 개선 효과를 보였다.[12],[13] 2016년 리뷰에서는 성장 인자나 줄기 세포를 사용한 미용 화장품에 대한 임상 시험 증거가 부족하다고 언급되었다.[14] 소규모 시험에서 EGF 외용 세럼이 눈 밑 처짐[16], EGF, FGF, HGF, IGF 배합 젤이 광노화로 인한 주름[17] 개선에 효과가 있었다는 보고가 있었으나, 추가적인 연구가 필요하다. PRP에는 성장 인자가 풍부하게 포함되어 있으며[18], 성장 인자를 분비하는 줄기 세포 배양액을 이용한 연구도 진행 중이다.[19]4. 3. 1. 임상 연구 결과
당뇨병으로 인한 발의 궤양에 대해, 2018년 메타 분석 결과 무작위 대조 시험 (RCT) 13건에서 rhEGF(유전자 재조합), rhPDGF, 혈소판 풍부 혈장 (PRP)을 표준 치료에 추가했을 때 완전 치유율이 유의하게 증가했으며, 특히 rhEGF가 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 감염증이나 골수염을 동반하는 경우에는 적합하지 않은 것으로 여겨졌다.[9] 2016년 동일한 대상을 대상으로 한 메타 분석에서는 RCT 4건에서 rhEGF(유전자 재조합 EGF)가 위약보다 완전 치유 효과가 유의하게 높았다.[10]중간층까지의 화상(II도 화상)에 대한 2016년 메타 분석에서는 RCT 13건을 통해 치유 기간이 표준 치료 대비 FGF는 5일, EGF는 3.1일, GM-CSF는 5.1일 단축되었고, FGF와 EGF는 흉터의 색소 침착 및 두께를 개선하는 효과를 보였다.[11]
한국인 20명을 대상으로 한 RCT에서 rhEGF 크림은 6주 후 위약보다 여드름을 25.4-33.5% 감소시키고 피지 분비도 감소시켰다.[12] 기미 (잡티) 환자 15명을 대상으로 한 RCT에서는 EGF 외용제가 73%, 위약이 13%에서 개선 효과를 보였다.[13]
미용 화장품과 관련하여 2016년 리뷰에서는 성장 인자(TGF 포함)나 줄기 세포를 사용한 RCT에 의한 증거가 부족하다고 언급되었다.[14] 16명을 대상으로 한 예비 시험에서 EGF 외용 세럼으로 눈 밑 처짐[15]이 개선된 경우는 11명이었으나, 이는 예비 시험 결과이다.[16] 소규모(8명) 광노화 시험에서는 10일마다 마이크로니들링 후 EGF, FGF, HGF, IGF 배합 젤을 사용한 결과, 30일 후 7명에서 특히 눈 주위 잔주름 및 주름 개선 효과가 나타났으며, 자기 평가에서는 4명이 주름 개선을 느꼈다고 보고했다.[17]
혈소판 풍부 혈장 (PRP)에는 성장 인자가 풍부하게 포함되어 있다.[18] 성장 인자를 분비하는 줄기 세포 배양액 사용에 대해서는 몇 건의 RCT가 실시되었다.[19]
4. 3. 2. 한국의 연구 개발 동향
한국에서는 네피델민 재조합 인간 상피 성장 인자 (rhEGF) 등 다양한 성장 인자를 활용한 의약품 및 화장품 개발이 활발하게 진행되고 있다.[8]5. 같이 보기
- 혈관 신생
- 뼈 성장 인자
- 사이토카인
- 성장 인자 수용체
- 인간 게놈 조직
- 미토겐
- 신경 영양 인자
- 수용체 (생화학)
- 신호 전달
참조
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