운동 신경 질환 치료의 길을 열어주는 새로운 연구

미국 쉐필드대학 병진 신경화학 연구소의 과학자들이 운동 신경 질환(motor neuron disease: MND)이라는 퇴행성 질환 환자들의 치료에 도움이 되는 연구 결과를 발표했다. MND는 점진적으로 운동 능력이 퇴행되는 난치성 질환으로 환자들의 이동 및 운동 능력을 크게 하락시켜서 삶의 질을 하락시킨다고 한다. ‘Brain’ 최신호에 발표된 이번 연구를 주도한 Pamela Shaw 교수는 MND 전문가인 이탈리아 밀란의 Mario Negri 약학 연구소의 Caterina Bendotti 박사의 연구팀과 협력했다고 밝혔다. 연구팀은 MND에서 증상 발생의 시간이 차이가 큰지를 조사하였다고 하다.

MND는 자율근육(voluntary muscles)의 활동을 통제하는 운동 신경의 퇴행적 진행을 일으키는 신경학적 질환을 통칭하고 있다. 운동신경은 걷거나, 음식물을 씹는 것과 같은 동작에 관여하는 상부 운동신경과 손, 발, 가슴, 얼굴, 목, 혀의 동작을 만들어 내는데 관여하는 하부 운동신경으로 나누어진다. 뇌에서 보내진 신경신호는 상부 운동신경을 관할하는 뇌줄기(brain stem)와 하부 운동신경을 담당하는 척수(spinal cord)를 통하여 근육활동을 유발한다. 그러나 이런 신호가 제대로 전달되지 않는다면 근육이 점차 약화 및 소모되고, 통제할 수 없는 근육 수축 및 경련도 발생하게 된다. MND는 영국에서 6000명 이상에게 영향을 끼치고 있지만 대부분이 산발성이며 가족성 또는 유전성은 5%에 지나지 않는 것으로 알려져 있다.

MND에는 여러 종류가 있지만 대표적인 형태는 루게릭병으로 알려진 근위축성 축색 경화증(ALS), 진행성 척수 마비, 척수 근육 위축 등이 있다. 이번에 연구팀은 ALS를 대상으로 삼아서 연구를 진행하게 되었다. ALS 환자들은 SOD1(superoxide dismutase 1)의 돌연변이에 따라서 진행의 속도에 큰 차이가 있다고 한다. 때문에 연구팀은 SOD1 유전자의 이상을 갖는 2종의 마우스 모델을 이용하여 시험을 진행하였다. 이 중에서 129Sv-SOD1G93A 돌연변이를 갖는 마우스 모델에서는 ALS 증상이 신속하게 진행되었으며, 다른 C57-SOD1G93A 돌연변이를 갖는 마우스 모델에서는 증상이 천천히 진행되었다고 한다. 연구팀은 이와 같은 ALS 진행 속도의 차이와 질병의 진행 정도의 차이를 설명해주는 유전적 인자를 찾는다는 목표를 갖게 되었다. 우선 연구팀은 ALS 환자들의 운동 신경 손상의 속도에 중요한 인자를 찾기 위하여 유전자 발현 프로파일링이라는 기술을 이용했다고 한다

Motor Neurone Disease Association에서 자금을 지원한 이번 연구는 ALS가 천천히 또는 빨리 진행되는 마우스 모델에서 근육 약화가 관찰되기 전의 질병 발생 지점에서 주요 분자 경로의 차이 및 인체가 반응하는 보호 시스템의 경로를 유전자 발현 프로파일 차이로 보여주고 있다. 빠르게 진행되는 ALS 모델의 경우에는 운동 신경에서 에너지 생산, 쓰레기 단백질 제거, 신경 보호를 위한 세포 시스템의 기능이 감소하는 것으로 나타났다. 반면 천천히 진행되는 ALS 마우스 모델의 경우에는 보호 염증, 면역 반응이 증가하고, 운동 신경을 손상으로부터 보호하는 기작의 기능도 증가했다고 한다. 이 결과는 ALS 환자들의 증상 진행을 늦추는 효과를 갖는 기작에 대한 가치 있는 단서를 제공하고 있다

Shaw 교수는 유전자 발현 프로파일링이라는 최신 기술을 이용하여서 이번 연구가 가능했다고 밝혔다. 그는 “이 기술로 정상 운동 신경과 질병이 발생한 운동 신경 내부를 관찰할 수 있었으며, ALS에서 운동 신경 손상을 무엇이 유발시키는가를 보다 잘 이해할 수 있게 되었다. MND Association의 지원을 받은 이번 프로젝트는 쉐필드와 밀란 연구팀 사이의 환상적인 협력으로 좋은 결과를 얻어냈다. 우리는 이번 결과가 ALS를 포함하여 MND 진행을 늦추는 치료 전략을 위한 새로운 아이디어를 제공하게 된 점을 기쁘게 생각하고 있다”고 밝혔다.

Bendotti 박사는 “MND는 질병 진행에 대한 개인의 차이가 커서 유망 치료제 평가가 어려운 임상 질환들이다. 이번 우리 연구팀의 동일한 유전자 돌연변이를 갖지만 증상 발생 속도가 다른 2종의 ALS 마우스 모델에 대한 연구로 질병의 진행을 예측하고 늦추는데 도움을 주는 기작을 발견하게 되었다. 나는 이번 우리의 공동 연구가 새로운 가설을 발생시키는 동시에 이 질환에 대항할 수 있는 길을 열어줄 것으로 굳게 믿고 있다”고 밝혔다. MND Association의 Brian Dickie도 “마우스에서 확인된 이 새롭게 중요한 사실은 사람들에 대한 새로운 치료제의 길을 열어줄 것이다. 또한 유럽의 주요 MND 연구실 2곳의 협력을 보다 북돋고, 관련 연구들을 활성화시켜줄 것”이라고 밝혔다.

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=241434&cont_cd=GT

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/09/130927123502.htm

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