한국뇌연구원(원장 서판길)은 신경회로 연구그룹 문지영 박사 연구팀이 이재혁 양산부산대학교병원 교수와 공동연구로 난치성 뇌질환 중 하나인 베타-프로펠러 단백질 연관 신경변성(BPAN) 환자의 뇌세포에서 신경 영양인자를 이용해 질환의 원인인 철 축적을 완화하는 방법을 발견했다고 20일 밝혔다
세포에서 철의 균형은 세포의 기능을 유지하는데 매우 중요하다. 하지만, 철이 과다하게 쌓이면 뇌세포를 죽여 뇌질환과 같은 다양한 질환을 유발할 수 있다. BPAN과 같은 뇌 철 축적성 신경퇴행 질환을 통칭하는 'NBIA(Neurodegeneration with Brain Iron Accumulation)'를 치료하기 위해 철환제(Iron chelator)가 잠재적 치료법으로 주목 받았지만 최근 대규모 임상실험에서 실패했다.
공동연구팀은 선행 연구에서 BPAN 환자 유래 섬유아세포에서 생체 내 독성을 가지는 철의 대부분이 리소좀에 축적되고, 신경영양인자인 L-세린(L-serine)이 리소좀의 효소 활성화에 긍정적인 영향을 준다는 것을 확인했다. 연구진은 기존 연구를 바탕으로 L-세린을 이용한 리소좀 기능 개선을 통해 세포내 철 축적을 완화하는 방법을 구상했다.
연구팀은 철환제가 리소좀 내 철 축적을 완화시키는지 알아보기 위해 BPAN 환자유래 피부섬유아세포에 기존 철환제인 비피리딜(BIP)을 처리했다. 그 결과, 리소좀 내 철 축적이 완화되지 않았고, 유전자 회복이나 세포 생존율에도 큰 변화가 없음을 확인했다.
반면, 환자 유래 세포에 L-세린을 처리한 결과, 리소좀의 기능과 관련된 메신저 RNA(CTSD, MCOLN1, TFEB)의 발현이 증가했고, 리소좀의 효소 활성을 증가해 리소좀 내의 철 축적과 콜레스테롤의 축적을 감소시키는 것도 확인했다.
연구팀은 이번 연구를 통해 L-세린이 리소좀 내 비정상적으로 쌓인 철 축적을 완화시킬 뿐 아니라, 철환제로는 확인할 수 없었던 활성산소의 감소, 오토파지 현상의 회복 및 리포푸신 감소를 통해 BPAN 환자의 세포 내 독성을 감소시켜 세포 기능 회복에 긍정적인 효과를 줄 수 있다는 것을 알 수 있었다.
문지영 박사와 이재혁 교수는 “이번 연구 결과를 바탕으로 L-세린이 BPAN 환자의 철 축적 완화 및 독성 감소에 효과적이라는 것을 알 수 있었다”며, “국내에서 NBIA 연구를 주도하는 양산부산대병원과 한국뇌연구원은 앞으로 다기관 협력을 통해 환자들을 발굴하여 임상 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다.
이번 연구는 한국뇌연구원 이혜은, 정민교 연구원이 공동 1저자로 참여했다. 연구성과는 최근 국제학술지인 '프리 레디칼 바이올로지 앤 메디신(Free Radical Biology and Medicine)' 최신호에 실렸다.
대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
