Rho 관련 코일드-코일 함유 단백질 키나제(ROCK)는 저분자량 GTPase인 RhoA의 하류에서 작용하는 세린/트레오닌 키나제입니다2). ROCK1과 ROCK2의 두 이소형이 확인되었으며, 키나제 도메인에서 92%의 상동성을 공유합니다2). 각막 상피, 실질 및 내피 모두에서 발현되며, 세포골격 재구성, 세포 증식, 이동, 부착 및 세포자멸사 조절에 관여합니다2).
각막 내피 세포(CEC)는 ROCK을 발현하며, ROCK 억제제(RKI)는 CEC의 상처 치유와 재생을 촉진합니다3)4). 이 특성으로 인해 RKI는 각막 내피 질환에 대한 유망한 약리학적 접근법으로 주목받고 있습니다1).
임상에서 사용되는 RKI는 리파수딜과 네타르수딜입니다. 둘 다 원래 녹내장 치료제로 개발되었지만, 각막 내피 재생을 촉진하는 효과가 확인되어 각막 질환으로 적용이 확대되고 있습니다1)2).
| 약제 | 제제/용법 | 승인 지역 |
|---|---|---|
| 리파수딜 | 0.4% 점안액, 1일 2회 | 일본, 중국 |
| 네타르수딜 | 0.02% 점안액, 1일 1회 | 미국, 유럽 |
| Y-27632 | 연구용 시약 | 미승인 |
Y-27632는 가장 널리 사용되는 연구용 RKI이며, 배양 CEC 기술 및 전임상 연구에서 중요한 역할을 합니다3).
ROCK 억제제는 섬유주와 슐렘관의 투과성을 향상시켜 안압을 낮추는 녹내장 치료제로 개발되었습니다. 그러나 각막 내피 세포에도 ROCK이 발현되며, 이를 억제하면 CEC의 증식, 이동, 부착이 촉진되고 세포사멸이 억제되는 것으로 밝혀졌습니다3). 각막 내피 재생이라는 다른 기전을 통해 각막 질환에도 적용되고 있습니다.
각막 내피 질환
푹스 각막 내피 이영양증(FECD): 가장 많이 연구된 적응증입니다. 데스메막 박리술(DSO)과 병용 시 각막 투명도 촉진, 중심 각막 두께 감소, 시력 개선이 보고되었습니다1).
수포성 각막병증(PBK): 배양 CEC와 ROCK 억제제의 전방 내 주입으로 11예 중 10예에서 수술 후 24주에 CEC 밀도가 1,000 cells/mm² 이상에 도달했습니다4).
홍채각막내피증후군(ICE): 각막 내피 기능 부전에 대한 RKI의 잠재적 유용성이 제시되었습니다2).
수술 전후 적용
ROCK 억제제 투여 후 다음과 같은 임상 변화가 관찰됩니다.
ROCK 억제제는 주변 각막에 건강한 내피 세포의 저장소가 남아 있는 증례에서 가장 효과적인 것으로 생각됩니다1). 초기~중등도 FECD에서 DSO와 병용하거나 백내장 수술 시 각막 내피 보호에 유용합니다. 심한 내피 세포 감소 증례에서는 각막 이식이 여전히 근본적인 치료입니다1).
RhoA가 GTP 결합형(활성형)이 되면 ROCK의 Rho 결합 도메인에 결합하여 구조 변화를 통해 ROCK을 활성화합니다2). 활성화된 ROCK은 미오신 경쇄(MLC)를 직접 인산화하고, 미오신 포스파타제 표적 서브유닛 1(MYPT1)의 인산화를 통해 미오신 포스파타제를 억제합니다2). 이로 인해 세포 수축성, 스트레스 섬유 형성, 초점 접착이 강화됩니다.
ROCK은 또한 LIM 키나제를 활성화하여 코필린을 인산화·불활성화하고 액틴 필라멘트의 탈중합을 억제합니다2).
ROCK는 NF-κB를 매개로 사이토카인 생성과 면역 세포 동원을 촉진합니다. RKI는 이 경로를 억제하여 염증과 섬유화를 감소시킵니다2). 동물 모델에서는 각막 신생혈관을 억제하는 효과도 보고되었습니다2). 각막 이식 모델에서는 조절 T 세포의 증가와 Th17 반응 억제를 통해 거부 반응을 감소시켰습니다2).
리파수딜 (Glanatec®)
네타르수딜 (Rhopressa®)
제제: 0.02% 점안액. 1일 1회 투여
특징: ROCK1/ROCK2 억제에 더하여 노르에피네프린 수송체(NET) 억제 작용을 가진 이중 작용 약물입니다2). 미국과 유럽에서 녹내장 치료제로 승인되었습니다
임상시험: FECD 환자를 대상으로 한 위약 대조 이중맹검 시험에서 중심각막두께의 유의한 감소와 BCVA의 유의한 개선이 보고되었습니다1).
결막 충혈은 일시적이며 시력에 영향을 미치지 않습니다. 각막 소용돌이 혼탁(cornea verticillata)도 네타르수딜 사용자의 약 20%에서 나타나지만 시력 저하를 일으키지 않습니다2). 벌집 모양 각막병증(honeycomb keratopathy)은 각막 대상부전 병력이 있는 환자에서 발생할 수 있지만 약물 중단 후 일반적으로 가역적입니다1). 이들 모두 중증 시력 장애는 드뭅니다.
데스메막 박리술(DSO: Descemet Stripping Only)은 중심부 데스메막을 제거하고 주변부 건강한 CEC의 이동을 통한 내피 재생을 기대하는 수술법입니다3). ROCK 억제제 병용은 CEC 이동을 촉진하고 각막 투명화 달성을 가속화합니다1).
DSO + ROCK 억제제 병용 요법 연구에서 DSO + 리파수딜군(23안) 중 22안에서 각막 투명화가 달성되었습니다1). DSO 단독군(9안)과 비교하여 RKI군은 투명화 달성이 유의하게 빨랐고 BCVA와 중심각막두께 개선도 유의했습니다1).
Kinoshita 등의 획기적인 임상 시험에서는 Y-27632를 첨가한 배양 인간 CEC를 전방 내로 주입하는 세포 치료가 시행되었습니다4). 수포성 각막병증 환자 11명을 대상으로 수술 후 24주에 10명에서 CEC 밀도가 1,000 cells/mm² 이상에 도달했습니다4). 각막 부종은 11명 중 10명에서 630 μm 이하로 개선되었습니다4). 2년 추적 기간 동안 면역 반응 없이 양호한 각막 투명성이 유지되었습니다3).
FECD 환자의 백내장 수술은 각막 내피 손상의 고위험 사례로, 70%가 이후 각막 이식이 필요합니다1). 주수술기 RKI 투여로 ECD 개선과 중심 각막 두께 감소가 보고되었습니다1). 48안을 대상으로 한 무작위 시험에서 RKI군은 대조군에 비해 ECD와 중심 각막 두께에서 유의한 차이를 보였습니다1).
초기~중등도 FECD 환자에서 DSO와 ROCK 억제제 병용으로 각막 투명성이 달성되어 각막 이식을 지연시키거나 피할 수 있는 사례가 보고되었습니다1). 그러나 심각한 CEC 감소를 동반한 진행된 경우에는 각막 이식(EK)이 여전히 근본적인 치료입니다1). ROCK 억제제는 공여 각막 부족 해결을 위한 세포 치료의 중요한 구성 요소이기도 합니다4).
FECD 각막 내피에서는 ROCK 신호가 과활성화되어 세포 수축성이 증가하고 증식 및 이동 능력이 저하됩니다1). 산화 스트레스, 미토콘드리아 기능 장애, 비정상적인 단백질/RNA 가공이 관여하며 caspase-3 의존성 세포자멸사가 진행됩니다1)2).
ROCK 활성 증가는 세포외 기질(ECM) 이상에도 관여합니다. FECD 내피 세포는 콜라겐 등의 기질 단백질을 비정상적으로 분비하여 데스메막 위에 guttae로 침착됩니다1). ROCK 억제는 이러한 병적 ECM 생성을 억제할 수 있습니다1).
RKI는 액토미오신 수축을 이완시키고 세포 확장을 촉진합니다. 사이클린 D 상승으로 G1/S기 진행이 활성화되어 CEC 증식이 유도됩니다3). Ripasudil은 Rac1을 자극하고 Snail과 Vimentin을 상향 조절하여 CEC 운동성을 현저히 증가시킵니다2). 이는 일반적으로 정지 상태인 각막 내피를 복구 가능한 표현형으로 전환시키는 효과가 있습니다2).
Y-27632는 동물 유래 병원체가 없는 CEC 배양 시스템 확립에 기여했습니다3). RKI 첨가로 CEC 수율이 1.96~3.36배 증가합니다3). 세포-기질 부착 강화, 증식 촉진, 생존율 향상, 동결보존 성적 개선이 확인되었습니다3).
ROCK 억제제의 각막 질환 적용이 급속히 확대되고 있습니다. 리파수딜과 네타르수딜 외에도 더 높은 선택성을 가진 새로운 ROCK 억제제(ITRI-E-212, NRL-1049 등) 개발이 진행 중입니다2). ROCK2 선택적 억제제는 조직 특이성 향상과 오프타겟 효과 감소가 기대됩니다2).
지속 방출형 제제(나노캐리어, in situ 겔화 시스템) 개발도 진행되어 투여 빈도 감소와 만성 각막 질환에 대한 장기 적용이 가능해지고 있습니다2).
배양 CEC + ROCK 억제제를 이용한 세포 치료는 전 세계적인 공여 각막 부족을 극복하는 혁신적 접근법으로 자리잡고 있습니다3)4). 여러 임상 시험이 진행 중이며, 향후 장기 안전성과 유효성 데이터가 기대됩니다1).
