■ 연구기관
△미국
- Pennsylvania’s School of Dental Medicine(departments of biochemistry and pathology)
- Pennsylvania Dental Medicine
- the University of Florida College of Medicine
■ 연구내용
신체는 생존에 중요한 뇌에 침입 생물이 도달하기 어렵게 하는 혈액-뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)을 가지고 있으며 눈에는 이와 유사한 장애물인 망막-혈액 장벽(retinal-blood barrier, RBB)이 존재한다. BBB는 뇌와 척수로 일원화된 세포들이 어떤 외래의 극소 분자들이라도 혈류로부터 중앙신경계로 가로지르는 것이 어렵도록 견고하게 엮어진 구조로서 신체를 보호하는 유익한 기능을 가진다.
하지만, BBB는 신경학적 장애를 치료할 목적의 약물을 운반이 어렵게 하기도 하므로 알츠하이머 환자의 뇌에서 발견되는 치매를 일으키는 프라그를 제거하려면 약물이 뇌로 운반되게 하는 기술이 필요하다.
한편, 알츠하이머 환자와는 달리 건강한 사람에서는 가용성 단백질 형태의 아밀로이드 베타(Aβ) 엉킴이 있어 알츠하이머의 베타 아밀로이드 단백질의 엉킴을 작은 정상 크기로 잘게 부수어서 엉킴을 생성하지 않도록 하는 것이 필요한데, 미엘린 염기성 단백질(myelin basic protein, MBP)은 프라그의 Aβ 사슬을 분해할 수 있어 이 MBP가 BBB를 횡단하여 뇌 속으로 운반되게 하는 방법이 펜실베니아 대학교의 Daniell 교수 등에 의해 모색되었다.
Daniell 교수 등은 BBB를 횡단시키기 위한 운반자로 FDA에서 인간에의 사용을 허용한 무독성 단백질 cholera toxin B(CTB)를 사용하여 MBP와 짝을 지은 후 건강한 생쥐를 CTB-MBP 화합물에 노출시키는 연구를 수행하였다. 그리고 CTB 운반체에 녹색형광 단백질을 가해 빛을 추적하였고 뇌와 망막 모두에서 발광 단백질을 발견하여 MBP가 뇌로 운반되었음을 확인하였다.
또한, MBP가 뇌에 한 번에 도달하는 지를 보기 위해 CTB-MBP 단백질을 알츠하이머 질환을 가지도록 개량된 생쥐의 뇌에 노출시키고 뇌 프라그에 결합된 염색을 분석한 결과, 60%까지만 염색된 것을 관찰함으로써 프라그가 용해되었음을 확인하였다.
그리고 알츠하이머로 사망한 사람의 뇌 조직에 대해서도 같은 방식의 염색을 수행하였을 때 알츠하이머 연관 치매로의 발전에서 중요한 역할을 하는 뇌 부위인 하부 정수리 피질에서의 염색이 47% 감소한 것을 확인하였다.
마지막으로 CTB-MBP 함유 캡슐을 (80세 이상의 사람과 동등한) 15개월 된 생쥐들에게 투여하여 알츠하이머가 되도록 개량한 후 3개월 동안 투여하였을 때 생쥐 해마의 70%, 피질의 40%에 이르는 Aβ 프라그가 감소하였다.
또한, 알츠하이머 환자는 눈에서도 프라그가 발견되므로 생쥐의 눈을 조사하였을 때 알츠하이머 생쥐들은 망막에 프라그를 가지고 있었지만 CBP-MBP 화합물을 먹은 생쥐들의 망막에서는 Aβ 프라그가 검출되지 않았다.
이상과 같이 살펴본 Daniell 교수 등이 개발한 기술의 장점은 섭취할 수 있는 캡슐을 치료에 사용하기 때문에 보다 안전하고 쉬우며 비용이 적게 들어간다는 것이므로 향후 알츠하이머 외의 여러 질환의 치료에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
■ 참고문헌 및 사이트
● http://www.upenn.edu/pennnews/ science-and-technology
■ 자료제공 : 국립원예특작과학원 인삼특작이용팀 농업연구사 이승은
