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03.29 (금)

[주목, 이 연구] 알츠하이머, 파킨슨병 원인 찾았다…치료제 개발 타깃 확보

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국내연구진, 신경퇴행성질환서 공통으로 나타나는 현상 규명

이코노믹리뷰

이규선 박사 연구팀은 미토콘드리아 칼슘을 측정하는 녹색형광 (Mito-Ca2+, mito-GCaMP)을 통해, PD (A)와 AD 모델 (B)에서 미토콘드리아 칼슘이 증가됨을 확인하였으며, Ru360이나 2-APB와 같은 칼슘채널 차단제를 통해 미토콘드리아 칼슘이 억제됨을 확인했다고 밝혔다. 출처=한국생명공학연구원

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이규선 박사 연구팀은 미토콘드리아 칼슘을 측정하는 녹색형광(Mito-Ca2+, mito-GCaMP)을 통해, PD(A)와 AD 모델(B)에서 미토콘드리아 칼슘이 증가됨을 확인했으며, Ru360이나 2-APB와 같은 칼슘채널 차단제로 미토콘드리아 칼슘이 억제됨을 확인했다고 밝혔다. 출처=한국생명공학연구원 [이코노믹리뷰=황진중 기자] 국내연구진이 알츠하이머병과 파킨슨병 등과 같은 신경퇴행성질환에서 소포체와 미토콘드리아의 상호작용에 따른 미토콘드리아의 과도한 칼슘 증가 현상이 질병 원인의 공통된 현상임을 밝혀냈다. 이는 미토콘드리아 칼슘 항상성을 조절하는 신경퇴행성질환 치료제 개발의 새로운 표적으로 활용될 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원은 16일 이규선 위해요소감지BNT연구단 박사와 이성수 박사가 스탠포드 의과대학과 공동 수행한 알츠하이머성 치매와 파킨슨병 동물 모델 연구에서 정상 대조군에 비해 소포체와 미토콘드리아 접촉면이 증가해, 미토콘드리아 칼슘의 과도한 증가가 나타남을 규명했다고 밝혔다.

세포 안의 작은 기관인 미토콘드리아는 영양분으로 흡수된 포도당으로부터 해당 과정과 산화적 인산화 과정으로 세포의 주요 에너지원인 ATP(아데노신삼인산)를 생성하면서 발전소와 같은 역할을 수행한다.

미토콘드리아는 또 세포의 칼슘 농도 항상성에 관여해 주요 저장소인 소포체와 상호작용을 통해 칼슘을 흡수해 세포 에너지 대사 활성과 사멸을 조절한다.

신경세포는 복잡한 신경망에서 기능을 유지하기 위해 많은 양의 에너지를 필요로 하며, 노화에 따라 나타나는 미토콘드리아의 기능저하와 손상된 미토콘드리아의 증가는 신경세포의 죽음과 뇌손상을 촉진해 기억 손상이나 운동조절 기능 이상과 같은 증상이 나타나는 알츠하이머병이나 파킨슨병으로 나타날 수 있다.

이규선 박사 연구팀은 파킨슨‧알츠하이머병의 초파리 동물모델에서 소포체와 미토콘드리아의 접촉면이 증가돼 있고, 이에 따라 미토콘드리아로 과도한 칼슘이 흡수돼 신경세포의 사멸을 유도한다는 것을 확인했다. 연구팀 관계자는 “이때 미토콘드리아에 있는 Miro 단백질과 다양한 칼슘이동채널 단백질이 관여한다”고 설명했다.

연구팀은 실험으로 파킨슨병 PINK1 돌연변이 초파리에서 미토콘드리아 칼슘 증가로 뇌에서는 도파민 신경세포 숫자가 현저히 감소했고, 미토콘드리아 칼슘채널을 억제하는 화합물을 처리할 때 신경세포의 죽음이 미뤄지는 것을 확인했다. 알츠하이머병 초파리 모델에서는 미토콘드리아 칼슘 흡수를 억제할 때 증상(표현형)이 회복되는 것을 확인했다.

연구팀 관계자는 “미토콘드리아와 소포체간의 접촉면 증가와 과도한 미토콘드리아 칼슘 흡수를 억제하면 알츠하이머와 파킨슨병에서 나타나는 신경세포기능 이상을 회복시킬 수 있는 것을 확인했다”고 밝혔다.

연구팀은 2016년 Miro 단백질이 줄기세포와 암세포에서 미토콘드리아 칼슘 항상성 조절에도 중요한 기능을 수행하는 것을 발표했으며, 이날 발표한 연구를 포함해 미토콘드리아 칼슘 항상성의 붕괴는 신경퇴행성질환을 포함한 암, 대사질환, 근골격계질환 등 다양한 질환의 공통 원인이 될 수 있음을 나타낸다.

이규선 박사는 “연구 성과는 신경퇴행성질환을 효과적으로 치료하기 위해서는 미토콘드리아 칼슘 항상성을 조절하는 것이 중요하다는 사실을 밝힌 것”이라면서 “세포소기관의 상호작용과 미토콘드리아 칼슘 조절에 연관된 다양한 칼슘 조절 인자들을 동시에 표적으로 하는 신약 개발은 효율적인 신경퇴행성질환의 치료제뿐만 아니라 암, 염증 질환, 대사질환과 노인성 관련 질환 등의 치료제 개발에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이 연구는 미래창조과학부(현 과학기술정보통신부)와 한국연구재단이 추진하는 바이오의료기술개발사업의 지원으로 수행됐고, 미국국립과학원보(PNAS, IF 9.5) 9월 5일자(현지시간) 온라인 판에 게재됐다.

황진중 기자

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