“뇌 속 독성 단백질 53% 줄였다” KAIST, 새 치매 치료법 실마리

[헤럴드경제=구본혁 기자] 치매를 일으키는 뇌 속 독성 단백질이 서로 뭉치는 것을 막고, 이미 만들어진 덩어리의 독성까지 낮추는 새로운 기술이 개발됐다. 국내 연구진이 알츠하이머병 생쥐 실험에서 뇌 속 독성 단백질 축적을 약 53% 줄이고 일부 기억 기능을 개선하는 데 성공했다. 난치성 질환인 알츠하이머병의 새로운 치료제 개발에 청신호가 켜졌다.

KAIST는 화학과 임미희 교수 연구팀이 전북대학교 이승재 교수, 한국생명공학연구원(KRIBB) 이철호·김경심 박사, 한국기초과학지원연구원(KBSI) 이영호 박사, 기초과학연구원(IBS) 박지용 박사와 공동으로 알츠하이머병 관련 단백질의 응집과 독성을 조절하는 새로운 원리를 규명했다고 5일 밝혔다.

알츠하이머병은 뇌 속에 ‘아밀로이드 베타’라는 단백질이 비정상적으로 뭉쳐 쌓이면서 신경세포를 손상시키는 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 특히 단백질이 길고 단단한 섬유 형태로 뭉치면 신경세포 기능을 떨어뜨리고 뇌 염증을 유발할 수 있다.

연구팀은 유전자 활동을 조절하는 역할로 알려진 ‘아연집게 단백질(Zinc Finger Protein)’에 주목했다. 이 단백질은 아연 이온을 이용해 안정적인 입체구조를 유지하며 DNA나 RNA를 인식하는 역할을 한다.

연구팀은 아연집게 단백질의 특정 부위인 ‘ZF2-4’가 아밀로이드 베타와 직접 결합한다는 사실을 확인했다.

핵심은 독성 단백질을 단순히 제거하는 것이 아니라 뭉치는 방식 자체를 바꿨다는 점이다.

ZF2-4가 아밀로이드 베타와 결합하면 독성이 강한 긴 섬유 형태로 성장하는 과정이 억제된다. 대신 상대적으로 독성이 낮은 비섬유성 응집체가 만들어진다. 이미 형성된 독성 섬유에 처리해도 섬유 구조가 짧고 가느다란 형태로 바뀌면서 세포 독성이 감소했다.

연구팀은 개발한 단백질을 실제 뇌까지 전달하는 기술도 확보했다. 뇌에는 외부 물질의 침입을 막는 ‘혈액-뇌 장벽’이 존재해 치료용 단백질을 전달하기 어렵다. 연구팀은 ZF2-4에 뇌 장벽 통과를 돕는 물질을 결합한 ‘ZF2-4-P9’을 제작했다.

이를 알츠하이머병 생쥐에 투여한 결과, 대뇌피질과 해마에 쌓인 아밀로이드 베타 침착이 대조군보다 각각 약 53% 감소했다.

뇌 염증과 관련된 면역세포인 미세아교세포의 활성화도 대뇌피질에서 약 29%, 기억과 학습을 담당하는 해마에서는 약 50% 줄었다.

특히 행동실험에서는 익숙한 물체와 새로운 물체를 구별하는 인식 기억 능력이 개선된 것으로 나타났다. 다만 다른 기억·학습 검사에서는 통계적으로 유의미한 개선 효과가 확인되지 않았다.

이번 연구는 기존 유전자 조절 단백질을 활용해 치매 관련 독성 단백질의 구조와 응집 과정을 직접 제어할 수 있다는 새로운 치료 전략을 제시했다는 점에서 의미가 크다.

다만 아직 동물실험 단계로, 실제 환자 치료에 적용하려면 장기 안전성과 치료 효과에 대한 추가 검증이 필요하다.

임미희 교수는 “이번 연구는 유전자 조절 도구로 잘 알려진 아연집게 단백질이 질병 유발 단백질과 직접 결합해 병적인 응집 과정을 억제할 수 있다는 사실을 보여줬다”며 “이 원리를 활용하면 앞으로 특정 질병 단백질을 겨냥하는 새로운 단백질 기반 치료제를 설계하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 9월 30일 온라인 게재됐다.

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