뇌 속 '지방 대사' 조절 파킨슨병 완화…GIST, 치료 전략 제시

세라마이드 억제하자 단백질 엉킴 감소·운동 기능 개선

파킨슨병 환자 뇌에서 세라마이드 증가와 관련 유전자 변화. (그래픽=GIST 제공) [email protected]

[광주=뉴시스]이창우 기자 = 광주과학기술원(GIST) 연구진이 뇌세포 내 특정 지방 성분의 생성을 억제해 파킨슨병 진행을 늦출 수 있는 새로운 치료 전략 가능성을 제시했다.

GIST는 의생명공학과 오창명 교수 연구팀이 지방처럼 작용하는 대사물질 '세라마이드(ceramide)'의 축적이 단백질 응집과 신경세포 손상을 유도하는 핵심 원인임을 확인하고 이를 억제해 파킨슨병 병리 진행을 완화하는 연구 결과를 발표했다고 23일 밝혔다.

파킨슨병은 손발 떨림과 보행 장애 등 운동 기능을 서서히 잃게 만드는 대표적인 신경퇴행성 질환으로, 전 세계 약 1000만명이 앓고 있다. 현재 치료는 증상 완화 중심으로, 질병의 근본 원인을 차단하는 치료법은 아직 없는 상황이다.

연구팀은 뇌세포에서 세포 구조와 신호 전달을 조절하는 지질 성분인 세라마이드에 주목했다.

세라마이드는 노화나 신경퇴행성 질환에서 비정상적으로 축적되는 물질로 파킨슨병에서는 신경세포를 손상시키는 단백질인 '알파-시뉴클레인(α-synuclein)'의 응집을 촉진하는 것으로 알려져 있다.

실제 연구팀이 루이소체 치매(LBD) 환자 6명의 뇌 조직과 정상 뇌 조직을 비교 분석한 결과 환자 뇌에서는 19종의 세라마이드가 크게 증가한 것으로 나타났다.

또 도파민 신경세포에서 세라마이드를 생성하는 효소 관련 유전자(CERS5·CERS6)의 활동이 높아진 사실도 확인했다.

이어 파킨슨병 동물 모델에 세라마이드 생성을 억제하는 물질인 '마이리오신(myriocin)'을 5~7개월 투여한 결과, 알파-시뉴클레인 단백질 응집이 감소하고 운동 능력과 기억력이 개선되는 효과가 나타났다. 도파민 신경세포 손상도 크게 줄어든 것으로 분석됐다.

또 염증 관련 유전자 발현이 감소하고 도파민 신경세포의 신호 전달 기능이 정상 수준에 가까워지는 변화를 확인했다.

여기에 세포 내 손상된 미토콘드리아를 제거하는 '미토파지(mitophagy)'가 활성화되고 신경 염증과 세포 사멸이 감소하는 효과도 관찰됐다.

연구팀은 환자 유래 줄기세포로 만든 중뇌 오가노이드와 실제 환자 신경세포에서도 동일한 실험을 진행했다.

그 결과 마이리오신을 투여하자 알파-시뉴클레인 응집이 줄고 도파민 신경세포 생존율이 높아지는 효과가 일관되게 나타났다. 반대로 세라마이드를 외부에서 추가하면 단백질 응집과 신경세포 손상이 다시 증가했다.

(왼쪽부터) GIST 의생명공학과 오창명 교수, 이은경 박사. (사진=GIST 제공) [email protected]

오창명 교수는 "이번 연구는 증상 완화 수준을 넘어 단백질 응집과 신경세포 사멸로 이어지는 질병의 핵심 병리 경로를 차단할 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크다"며 "임상 적용을 위해 보다 안전한 합성 억제제 개발과 장기 독성 검증 연구를 이어갈 계획"이라고 말했다.

오 교수가 지도하고 이은경 박사 등이 수행한 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 바이오의료기술개발사업, 보건복지부·한국보건산업진흥원 국가보건의료기술연구개발사업 등의 지원을 받았다.

연구 결과는 네이처(Nature) 계열 국제학술지(npj Parkinson's Disease) 온라인에 지난 1월21일 게재됐다.

 GIST는 이번 성과가 학술적 의미뿐 아니라 향후 치료제 개발 등 산업적 활용 가능성도 높은 것으로 보고 있다.

기술이전 관련 협의는 GIST 기술사업화실([email protected])로 문의하면 된다.


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