알츠하이머의 발병 원인이 되는 '아밀로이드 전구체 C말단 절단체' 단백질을 처음으로규명했다.
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국내 연구진이
알츠하이머병의 발생 원인이 되는 독성 단백질을 처음으로 규명했다.
한국과학기술원(KAIST)은 임미희 화학과 교수 연구팀이 이영호 한국기초과학지원연구원(KBSI) 바이오융합연구부 연구팀 등과의 공동 연구를 통해 알츠하이버병 유발인자의 독성을 촉진하는 세포 내 단백질을 확인, 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'에 지난 10일 발표했다고 20일 밝혔다.
알츠하이머병은 대표적인 신경퇴행성 질환으로 기억력 감퇴와 인지능력 저하를 유발한다.
알츠하이머 환자의 뇌에서 대표적으로 나타나는 병리적 현상은 노인성 반점 축적이다.
아밀로이드-베타 펩타이드로인 응집체로 구성된 노인성 반점이 세포 내 물질과 결합해 뇌세포를 손상시킨다.
하지만 아밀로이드-베타 응집체와 세포 사멸을 유발하는 인자 간 직접적인 상호작용에 관해서는 아직 명확히 밝혀지지 않은 상태다.
최근 미국 식품의약국(FDA)에서 승인한
알츠하이머 신약 '레켐비'는 아밀로이드-베타 응집체의 제어를 기반으로 하지만, 세포 사멸 인자와의 상호작용에 대한 이해가 제한적인 상황에서 부작용이 우려된다는 지적도 있다.
임 교수 연구팀은 세포 내 단백질 미세주입 기술을 통해 '아밀로이드 전구체 C말단 절단체' 단백질이 아밀로이드-베타 응집체와 결합하면서 독성을 촉진한다는 것을 처음으로 증명했다.
해당 단백질이 과발현되며 신경세포의 죽음을 촉진한 결과
알츠하이머병의 발병 원인이 된다는 것이다.
뉴런 세포 및 설치류의 뇌에서 아밀로이드-베타 복합체가 뉴런을 손상시키고, 염증 반응이 아밀로이드 전구체 C말단 절단체에 의해 더욱 증가하는 것이 확인됐다.
연구팀은 이번에 규명된 아밀로이드 전구체 C말단 절단체 단백질이나 아밀로이드-베타와 결합한 복합체가 알츠하이명을 진단하는 새 바이오마커가 될 수 있다고 설명했다.
이들을 타겟으로 한
알츠하이머 신약을 개발할 수 있을 것이라고 전망했다.
임 교수는 "
알츠하이머병에서 기존에 알려지지 않은 생체 내 아밀로이드 베타 응집 및 독성 촉진제를 발굴했다는 사실에 큰 의의가 있다"고 밝혔다.
임미희 KAIST 화학과 교수. KAIST 제공
"중년의 숨은 뱃살, 알츠하이머 치매와 관련있다"
인생 중반 뱃살 관리가 향후 뇌 건강을 지키는 방법이라는 연구 결과가 나왔다.
kuppa_rock/게티이미지뱅크 제공.
중년 시기내장 지방이
알츠하이머병 발병과 연관이 있다는 연구 결과가 나왔다.
노년기에
알츠하이머병이 발생하지 않으려면 중년일 때부터 뱃살 관리가 필요할 수 있다는 설명이다.
미국 워싱턴대 연구팀은 북미방사선학회 연례회의에서 20일 이같은 내용을 담은 연구결과를 발표했다.
연구팀은 내장지방이
알츠하이머병 초기 증상인기억상실이 나타나기 15년 전 일어나는 뇌 변화와 연관이 있다는 점을 발견했다.
연구팀은
알츠하이머병 위험을 조기에 확인하기 위해 정상적인 인지 기능을 가진 중년층 인구를 대상으로 체질량지수(BMI), 인슐린 저항성, 복부지방 조직, 아밀로이드와 타우 축적, 뇌 두께 등을 살폈다.
아밀로이드와 타우는 뇌세포 간 소통을 방해하는 단백질이다.
평균 BMI가 32인 40~60세 중년 54명이 이번 연구에 참여했다.
세계보건기구(WHO) 기준에 의하면 BMI 30 이상이면 비만에 해당한다.
인슐린 저항성은 혈중 포도당 농도를 측정하는 ‘포도당 부하 검사’를 통해 확인했고, 복부지방은 복부 자기공명영상(MRI)를 통해 피하지방과 내장지방 부피를 측정해 확인했다.
뇌 부위의 피질 두께는 뇌 MRI 촬영을 통해
알츠하이머병과 연관이 있는 부위를 측정했고, 아밀로이드와 타우 단백질은뇌
양전자단층촬영(PET)을 통해 확인했다.
이를 통해 피하지방 대비 내장지방이 두꺼울수록 전두엽 피질 부위에서 더 많은 양의 아밀로이드가 감지된다는 점을 확인했다.
내장지방이 많을수록 뇌의 염증 증가와도 연관성을 보였다.
마샤 돌라차이 워싱턴대 말린크로트 방사선연구소 박사후연구원은 “인지 기능이정상인사람에게서 나타나는
알츠하이머병 관련 단백질을 체내 지방과 연관지은 연구는 그동안 없었다”며“피하지방의 잠재적인 보호 효과와 달리, 내장지방은
알츠하이머병 발병에 영향을 미치는 주요 메커니즘 중 하나인 뇌 염증과 연관이 있는 것으로 나타났다”고 말했다.
이번 연구에서 내장지방과 뇌 변화 사이의 연관성은
알츠하이머병 초기 증상인 기억상실이 발생하기 최대 15년 전부터 나타난다는 점이 확인됐다.
연구팀은 50세부터는
알츠하이머 발병과 연관된 뇌 변화가 나타나는 것으로 보인다고 설명했다.
연구팀은 "이번 연구는 뇌 염증이나 치매 발생을 막거나 지연시키기 위한 치료 전략을 짤 때 내장지방 또한 고려해야 할 사항일 수 있다는 점을 암시한다"고 말했다.
FDA '패스트트랙' 거친 알츠하이머 약, 심각한 부작용 제기
알츠하이머 치료제 임상시험을 이끈 베리슬라프 즐로코비치 교수. 서던캘리포니아대 의대 제공
미국 식품의약국(FDA)의 '패스트트랙'을 등에 업고 임상 3상까지 이른새 뇌졸중·
알츠하이머 약물에서심각한 부작용이 나타났다는주장이연구자 내부에서 제기됐다.
패스트트랙은 약물 도입이 시급해 우선순위로 검토하고 신속하게 승인하는 절차를 의미한다.
국제 학술지 '사이언스'는 13일(현지시간) 미국 베리슬라프 즐로코비치 서던캘리포니아대(USC) 의대 교수 연구팀이 제약사 ZZ바이오테크와 함께 임상2상 결과까지 순조롭게 내놓았던 뇌졸중·
알츠하이머 치료 약물 '3K3A-APC'에 중대한 문제가 있을 뿐 아니라 연구팀이 이를 의도적으로 은폐해왔다는 내용의 113쪽 분량 내부 고발 보고서를 공개했다.
사이언스가 공개한 내부 고발서에 따르면 지난 2022년 미국 국립보건원(NIH)의 연구지원비3000만달러(약 398억 원)를 받으며 임상2상결과를 공개한 약물 '3K3A-APC'에서 약물 투여의 결과로 의심되는 사망자가 발생했고, 환자들은 임상 이후에도 약물 중독 증세를 앓고 있는 것으로 나타났다.
3K3A-APC는 즐로코비치 교수 연구팀이 2019년 처음 내놓은 뇌졸중 약물이다.
미국, 유럽 등지에서 유일한 뇌졸중 치료제로 사용되는 약물 'tPA'의 중대한 단점인 뇌출혈 발생 가능성을 획기적으로 줄이고 뇌세포를 죽지 않게 보호할 수 있는 약물로 알려졌다.
연구팀은 생쥐에게 3K3A-APC를 투여해 뇌 침적과 기억력 상실을 억제하는 효과를 보였다고 밝힌 바 있다.
내부고발자 그룹은 3K3A-APC 약물 치료를 도입한 임상 2상 결과, 약물 투여 후 오히려 사망자가 증가했을 수 있다고 밝혔다.
3K3A-APC를 투여받은 66명 뇌졸중 환자 중 6명이 약물 투여 후 1주 안에 사망한 것에 비해, 위약 투여군에서는 44명 중 1명만이 사망했다.
사망률은 한 달 후 고르게 나타났다.
또 약을 투여받은 환자들에게서 치료 후 90일이 지날 때마다 약물에 의존하는 중독 증세와 약물 장애가 나타났다.
3K3A-APC의 임상 보고서를 검토한 웨이드 스미스 미국 캘리포니아주립대 뇌신경학자는 "약물 투여 단 며칠 만에 사망률이 4배 증가했다"며 "이 약물의 경우 뇌졸중 직후 바로 투여하도록 안내됐기 때문에 환자가족의충분한 숙고없이 바로 임상에 투입될 수 밖에 없었다는 점을 고려할 때, 이는 명백한 과학적 사기"라고 설명했다.
내부고발보고서를 작성한 연구원 중 한 명인 매튜 슈래그 미국 밴더빌트대 뇌신경학자는 NIH가 보고서를 검토한 후 임상시험을 중지시키고 즐로코비치 교수 연구팀이 제출한 모든 연구 논문에 대한 전면적인 조사에 착수해야한다고 밝혔다.
연구팀은 현재 3K3A-APC에 대한 임상 3상을 앞두고 있다.
사이언스에 의하면 NIH는 연구의 무결성에 대한 우려는 인정했으나 그외 의혹에 대해선 응답을 내놓지 않고 있는 상황이다.
이같은 내부고발보고서가 공개되면서 즐로코비치 교수가 이끈 지난 약물 연구에도 의문이 제기되고 있다.
즐로코비치 교수는 1990년대부터 뇌졸중·
알츠하이머 기전 분석과 치료법을 제시한 연구결과를 내놓았다.
후속 연구에도 그의 논문이 수만차례 인용되는 등 이 분야 권위자로 알려져 있다.
즐로코비치 교수 연구실에 있던 전 연구원 4명은 '사이언스'와의 인터뷰에서 "내부고발자들이 발견한 이상 징후는 우연이 아니다"라며 즐로코비치 교수 연구실에 데이터를 조작하도록 압력을 가하는 문화가 팽배한 상태라고 주장했다.
사전에 세운 가설에 맞는 결과만 나오도록 데이터를 조작하기 위해 임상시험이 완료된 후 연구원들의 연구실 기록을 바꾸도록 종용했다는 것이다.
해당 사실이 알려지며 즐로코비치 교수가 소속된 USC는 "연구 진실성과 관련된 주장에 대해 심각하게 받아들인다"며 내부고발보고서의 내용을 검토하겠다고 밝혔다.
즐로코비치는 인터뷰 요청을 거절했지만, 변호사단을 선임해 대학 측의 조사에 응할 것으로 알려졌다.
중년에 벌써...‘조기 발병 알츠하이머’ 진단길 열렸다
조한나 강남세브란스병원 신경과 교수. 병원 제공.
기억력이 감퇴하는 ‘
알츠하이머병’은 대체로 65세 이후 증상이 나타난다.
예외적으로 50대에 증상이 시작되는 경우가 있는데, 이를 ‘조기 발병
알츠하이머병’이라고 한다.
이를 초기에 진단할 수 있는 가능성이 열렸다.
강남세브란스병원은조한나 신경과 교수 연구팀이 미국 샌프란시스코캘리포니아대 연구진과 공동 연구를 통해 진단 정확성을 높이는 방법을 찾았다고 27일 밝혔다.
알츠하이머병은 대부분 노년기에 증상이 시작되지만, 약 10%의 환자는 이보다 일찍 증상이 나타난다.
사회활동이 활발한 50대에 조기 발병
알츠하이머병을 앓게 되면 직업 등에 영향을 미치고 가족 및 사회의 부담이커진다.
하지만 일반
알츠하이머 대비 조기 발병
알츠하이머는 환자 수가 적고, 비전형적인 증상을 보이는 사례가 많아 초기 진단이 복잡하다.
대규모 임상시험이나 연구 진행에도 어려움이 있다.
연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 여러 나라의 기관들이 협력해 조기 발병
알츠하이머를 연구하는 ‘LEADS(Longitudinal Early-onset Alzheimer's Disease Study) 프로젝트’를 통해 이 질환의 원인과 진단 향상 방안을 연구했다.
연구팀은 2018~2022년 LEADS 프로젝트에 등록된 321명의 조기 발병
알츠하이머 환자와 87명의 정상인 뇌를 대상으로 아밀로이드와타우 단백질의 분포 및농도를 PET 영상으로 조사했다.
그 결과, 조기 발병
알츠하이머 환자는 일반
알츠하이머 환자보다 많은 양의 타우 단백질이 뇌의 광범위한 영역에 분포하고 있다는 점이 확인됐다.
이는 조기 발병
알츠하이머가 임상적으로 더 많은 기능 손상을 유발한다는 의미다.
조 교수는 “이번 연구로 아밀로이드와 타우 PET 영상 검사가 조기 발병
알츠하이머를 초기에 진단하는 데 큰 도움을 줄 수 있다는 사실을 밝혔다”며 “그동안 많은 연구에서 소외되었던 조기 발병
알츠하이머 환자들에게 앞으로 보다 정확한 진단과 치료 전략 및 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 ‘
알츠하이머 & 치매’에 실렸다.
DGIST-경북대-KIOM, 알츠하이머 치매 새 치료 방안 제시 外
(왼쪽부터) 서진수 DGIST 뇌과학과 교수, 이혜인 석박사통합과정생, 조숙희 일리미스테라퓨틱스 수석매니저. DGIST 제공.
■ 대구경북과학기술원(DGIST)은 서진수 뇌과학과 교수팀이 이인규 경북대 의대 교수팀, 고영훈 한국한의학연구원(KIOM) 연구원팀과 공동 연구를 통해
알츠하이머 치매의 강력한 위험인자인 ‘APOE4 유전형’에 의한 별 아교 세포의 당대사 기능 변화와 원인을 규명했다고 19일 밝혔다.
APOE4 유전형은
알츠하이머 치매 환자의 50% 이상에게 관찰된다.
연구팀은 이 유전형이 뇌 기능을 저하시키는
이유를 규명하기 위해 사람에서 유래된 만능줄기세포로 별 아교 세포(중추 신경계신경 교세포의 일종)를 제작해 연구를 진행했다.
그 결과, 당대사 과정 중 미토콘드리아 호흡이 감소했고, 이는 리소좀 내 콜레스테롤이 축적돼 미토콘드리아가 적절히 분해되지 않아 발생한 것이라는 점을 관찰했다.
연구팀은 노년기 뇌가 효율적인 미토콘드리아 호흡에 의존하는 경향이 있다는 점에서 APOE4 유전형이 별 아교 세포의 미토콘드리아 호흡 능력을 떨어뜨리면 뇌 기능에 악영향을 받을 수 있다고 설명했다.
이번 연구는 국제학술지 ‘셀 리포츠’에
게재됐으며, 향후 알츠마이머 치매 예방과 치료제 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.
■ 포스텍은 19일 노준석 기계공학과·화학공학과 교수, 트레본 배드로 인공지능대학원 박사후연구원, 김예슬·김주훈 기계공학과 통합과정생, 김인기 성균관대 양자생명물리과학원 교수 공동 연구팀이 빛에 따라 촬영 모드 전환이 가능한 듀얼 메타렌즈를 개발했다고 밝혔다.
물체 촬영 시에는 기본적인 정보를 추출하는 ‘일반 모드’와 물체 윤곽선 정보만 전달하는 ‘에지 모드’를
사용한다.
에지 모드는 초점 형태가 달라 서로 다른 렌즈를 사용하는데, 최근 기기의 소형화와 경량화 추세로 한 렌즈로 두 모드를 구현하는 연구가 진행 중이다.
국제학술지 ‘ACS 나노’에 이번 연구를 발표한 연구팀은 전기적으로 초점 형태가 바뀌는 메타렌즈를 이용해 크기, 모양, 회전 등 구조체의 특성을 조정해 빛의 편광이 가진 회전 방향에 따라 일반 모드와 에지 모드 간 전환이 가능한 듀얼 모드 이미징 메타 렌즈를 제작하는 데 성공했다.
이 렌즈는 액정층에 가해지는 전압에 따라 초점이 전환돼 액정 전환 속도인 밀리초(1000분의
1초) 단위로 고속 모드 전환이 가능했다.
연구팀은 가시광 영역에서 손실이 적은 수소화된 비정질 실리콘을 나노구조체로 사용해 렌즈의 효율을 높였다.
■ KAIST는 이희승 화학과 교수 연구팀이 원자 수준의 정밀도로, 극미세 나선형 카이랄 통로를 만드는 방법을 발표했다고 19일 밝혔다.
많은 약물은 카이랄 분자로 이뤄져 있다.
카이랄 분자의 두 거울상은 서로 다른 생물학적 효과를 가진다.
하나는 의학적 효과가 있지만 다른 하나는 독성이 있을 수 있다.
이번에 연구팀이 개발한 카이랄 통로는 머리카락 직경의 5만분의 1 크기로, 특정 분자와만
세밀한 상호작용이 가능하다.
이는 약물 개발부터 첨단 소재 설계까지 여러 혁신 응용을 가능케 한다.
연구팀은 나선형 채널을 가진 금속-펩타이드 네트워크를 성공적으로 합성했는데, 이 네트워크가 특정 카이랄성 분자에만 상호작용이 가능하도록 세밀한 구조 조절을 했다.
연구팀은 폴대머 기반 방법으로 3차원 구조 내에서 분자와 상호작용을 더욱 세밀하게 제어할 수 있는 기술을 선보였다.
이는 카이랄 촉매, 카이랄 광학센서, 암 질환 치료를 위한 약물 전달 등의 기술 발전에 기여할것으로 기대된다.
에스프레소, 알츠하이머 예방 원리 밝혔다
알츠하이머병 예방효과가 있는 것으로 알려진 커피. 게티이미지뱅크 제공
커피에 담긴 화합물이
알츠하이머병을 예방하는 원리가확인됐다.
에스프레소에 함유된 화합물이
알츠하이머병의 원인 중 하나로 지목되는 타우단백질의 엉킴을 억제하는 것으로 나타났다.
앞선 연구들에선 하루 적당량의 커피 섭취가
알츠하이머병을 예방하는 데 도움이 된다는 것이확인됐지만 구체적으로 커피의 어떤 성분이 예방효과를 갖는지는 알려지지 않았다.
마리아피나 드오노프리오 이탈리아 베로나대 교수 연구팀은 특정 커피 추출물과 타우단백질을 함께 배양한 결과 타우단백질의 엉킴현상이 나타나지 않았다는 연구 결과를 19일 국제학술지 '농업과 식품화학'에 발표했다.
에스프레소 등 커피류가
알츠하이머병을 예방할 수 있다는 사실은 그동안 여러 연구에서 확인됐다.
2019년 오스트리아 빈대 연구팀은 96명의 참가자들에게 8주간 아라비아 커피를 제공한 결과
알츠하이머병으로 인한 기억손상에 관여하는 DNA 손상이 현저하게 줄었다는 연구 결과를 발표했다.
2020년 호주 에디스코완대 연구에 따르면 10년 이상 주기적으로 커피를 섭취한 성인은
알츠하이머병의 원인 중 하나인 아밀로이드베타 단백질의 축적이 상대적으로 적게 발생하는 것으로 나타났다.
연구팀은 커피의 어떤 성분이
알츠하이머병을 예방하는지 확인하기 위해 일반적인 가게에서 유통되는 원두에서 에스프레소 샷을 추출했다.
핵자기공명분광법(NMR)을 사용해 에스프레소 샷의 화학적 구성을 확인했다.
원자 핵스핀의 공명 세기를 측정하는 NMR은 약물 등 화합물의 구조를 분석하는 데 사용된다.
연구팀은 커피 추출물 중 카페인, 트리고넬린, 제니스테인, 테오브로민에 주목했다.
염기성 유기화합물인 트리고넬린은 볶은 커피의 돌연변이유발 활성과 관계가 있다.
아이소플라본 화합물의 하나인 제니스테인은 항산화 특성이 있다.
초콜릿에도 함유된 테오브로민은 아데노신의 신호를 차단해 뇌를 각성시키는 효과가 있다.
연구팀은 각 추출물과 타우단백질을 최대 40시간 함께 배양했다.
분석 결과 각 추출물의 농도가 높을수록 타우단백질의 엉킴이 억제되는 것으로 나타났다.
또모든 추출물을 함께 배양한 타우단백질에선 뇌 신경세포에 영향을 미치는 독성이 발생하지 않았다.
타우단백질이 엉키면서 생기는 독성은
알츠하이머병을 유발시키는 직접적인 원인으로 분석된다.
별도의 실험에서연구팀은 커피 추출물이 섬유상에 형성되는 분자의 모양이 실같이 가느다란 형태의 타우단백질과 매우 빠르게 결합할 수 있는 것을 확인했다.
연구팀은 "커피 추출물이
알츠하이머병을 예방하는 직접적인 방법으로 이어지기 위해선 더 많은 연구가 필요하다"면서 "이번 연구에서 탐구한 추출물을 기반으로
알츠하이머병을 포함한 신경퇴행성 질병에 대항할
수 있는 화합물을 찾을 수 있을 것"이라고 말했다.