세포의 자가포식(Autophagy) 작용을 활용하는 알츠하이머 치매의 새로운 치료 메커니즘이 나왔다.
한국과학기술연구원(KIST) 뇌질환극복연구단 류훈 박사 연구팀은 기초과학연구원(IBS) 이창준 단장 연구팀, 보스턴 의과대학 이정희 교수 연구팀과 함께 뇌 속 비신경세포 ‘별세포(Astrocyte)’를 활용하는 알츠하이머 치료 메커니즘을 규명했다. 별세포의 자가포식 작용을 통해 퇴행성 뇌질환을 유발하는 아밀로이드 베타(Aβ) 올리고머 단백질을 제거하는 방식이다.
‘별세포’의 개념과 역할
별세포(아교세포라고도 불림)는 중추신경계에서 발견되는 신경교세포의 한 종류다. 신경교세포는 비신경세포의 하위 그룹 중 하나로, 여러 종류로 세분화된다. 이들은 신경세포(뉴런)에 영양을 공급하고 신경신호(시냅스) 전달이 원활히 이루어지도록 돕는 등 보조적인 역할을 한다. 혈뇌장벽(BBB)을 형성하고 유지하는 일, 뇌 가소성에 의한 신경세포의 성장과 연결을 촉진하는 것 역시 신경교세포들의 역할이다.
알츠하이머는 퇴행성 치매의 종류 중 가장 큰 비중을 차지하는 유형이다. 아밀로이드 베타 독성 단백질이 비정상적으로 모여 축적되면서, 뇌내 염증 반응 및 신경세포 손상을 유발하는 것이 퇴행성 치매의 발생 원인이다.
지금껏 학계에서는 별세포가 신경세포 주위의 독성 단백질을 제거하는 역할을 하는 것에 주목해왔다. 하지만 그 과정이 정확히 어떻게 이루어지는지는 규명되지 않았다.
자가포식, 세포들의 자정작용
오토파지, 즉 자가포식은 세포들이 자발적으로(Auto) 잡아먹는(Phagy) 과정을 말한다. 세포 내 손상된 단백질이나 소기관 등의 구성요소를 제거하는 작업으로, 쾌적하고 건강한 환경 유지를 위한 자정작용이다.
자가포식은 영양 공급이 부족하거나 스트레스를 받을 때, 면역 기능이 활성화될 때 등 필요에 따라 자연적으로 발생한다. 가장 일상적인 예로, 다이어트에서 사용되는 간헐적 단식 역시 세포의 자가포식 작용을 의도적으로 유발해 활용하는 사례 중 하나다.
손상 뉴런 회복하는 별세포의 자가포식
뇌 속 별세포의 자가포식 역시 신경세포들의 항상성을 유지하기 위해 발생하는 자정작용이다. 연구팀은 알츠하이머 환자의 뇌에서 별세포가 자가포식 조절 유전자를 유도해 독성 단백질 축적이나 염증 반응에 대응한다는 점을 관찰했다.
또한, 이를 바탕으로 별세포에서만 발현하는 자가포식 조절 유전자를 수집한 다음, 알츠하이머가 유도된 쥐의 뇌에 주입했다. 그 결과 손상된 신경세포가 회복되는 과정을 확인했다. 별세포의 자가포식 작용이 독성 단백질 덩어리를 줄이며, 뇌 인지기능을 개선할 수 있음을 밝혀낸 것이다.
특히, 뇌에서 기억을 저장하는 역할을 담당하는 ‘해마’ 부위의 경우, 자가포식 조절 유전자의 발현이 증가함에 따라 조직 내 병리 현상이 줄어든다는 점도 확인했다. 이는 기존까지 신경세포 중심의 알츠하이머 치료에서 벗어나, 비신경세포의 일종인 별세포를 통해 접근한다는 점에서 의의를 가진다.
치매 정복 가능성 열리나
알츠하이머를 비롯한 치매 및 퇴행성 뇌질환은 한 번 발병하면 속도를 늦출 수 있을 뿐 완치는 불가능하다는 것이 통설이다. 하지만 별세포의 자가포식 작용을 통해 축적된 독성 단백질을 제거할 수 있다면, 완전한 치료도 가능하지 않을까 하는 기대를 해볼 수 있을 것이다.
하지만, 섣부른 희망을 말하기에는 아직 부족한 부분이 많다. 치매라는 증상은 이밖에 여러 요인이 복합적으로 작용할 수 있기 때문에, 독성 단백질을 제거할 수 있다는 것만으로 ‘치매의 완전한 회복이 가능하다’라고 말할 수는 없다.
다만 이번 연구는 기존과는 다른 메커니즘으로 치료법 연구 및 치료제 개발을 시도할 수 있다는 것이 핵심이다. 연구팀은 별세포의 자가포식 기능을 강화함으로써, 치매 증상을 예방하거나 완화할 수 있는 약물을 탐색하고 이에 대한 연구를 계속 진행한다는 계획을 밝혔다.
한편, 이번 연구는 보건복지부(장관 조규홍) 치매극복과제의 일환으로 수행됐으며, 연구 성과는 국제 학술지 ‘분자 신경퇴화(Molecular Neurodegeneration, IF=14.9)’에 게재됐다.
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