국내외 바이오 관련 동향 뉴스를 신속하게 제공합니다.
뉴스 의학약학
헌팅턴병 환자의 뇌조직에서 세포 손상 원리 발견
Bio통신원(KIST)
- 등록2021.08.03
- 조회4701
<KIST 현승재 박사, 류훈 책임연구원, 한양대학교 서혜명 교수>
퇴행성 뇌질환의 일종인 헌팅턴병은 상염색체 우성으로 유전되며 3~40세 전후로 발병해 15년 이내에 사망에 이르는 비극적 질환이며 치료방법이 없다. 성격변화, 치매와 함께 특징적 몸의 움직임(무도증)을 동반하는 희귀질환으로 국내에도 2천여 명의 환자가 있다. 돌연변이 헌팅틴 (Huntingtin) 유전자에 의해서 만들어지는 헌팅틴 단백질은 뇌 부위 중 선조체의 신경세포를 파괴해 스스로 통제 또는 조절하기 어려운 팔과 다리의 움직임을 나타낸다고 알려져 있지만, 헌팅턴 단백질이 선조체 신경세포를 손상시키는 정확한 기전은 밝혀지지 않았다.
한국과학기술연구원(KIST)은 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 나타나는 병리현상을 연구해 신경세포가 손상되는 기전을 발견했다고 밝혔다. 본 연구는 실험동물과 세포모델을 기반으로 한 기존 연구들과 다르게 환자 뇌조직에서 나타나는 병리현상을 재조명하는 연구성과로서 헌팅턴 병의 새로운 치료전략에 도움이 될 것으로 기대하고 있다.
KIST 뇌과학연구소 류훈 책임연구원, 보스턴대학교 의과대학 이정희 교수, 한양대학교 분자생명과학과 서혜명 교수팀으로 구성된 공동 연구진은 헌팅턴병 환자의 뇌조직, 마우스, 세포모델 실험을 통해 신경세포 사멸을 억제하는 XIAP 단백질이 정상적으로 발현되지 않게 되면서 미토콘드리아의 기능에 문제가 생기는 현상을 발견했다.
정상적인 상태에서 XIAP 단백질은 세포사멸에 관여하는 p53 분자를 자가포식작용으로 분해해 세포손상을 줄인다. 그런데, 헌팅턴병에 걸리면 XIAP 단백질의 발현 감소로 p53 분자의 분해가 줄어들고 활성이 증가해 비정상적인 세포손상이 일어나는 것을 발견했다. 공동연구팀은 이로 인해 증가한 p53 분자가 신경세포의 미토콘드리아로 이동해 세포손상에 발동을 거는 현상을 확인함으로써 지금까지 설명하기 어려웠던 헌팅턴병의 신경세포 손상기전과 치료를 위한 병리기전에 대한 상세한 정보를 얻을 수 있었다.
본 연구에 참여한 KIST 현승재 박사는 “헌팅턴병에서는 XIAP분자의 기능저하, p53 분자 활성으로 신경세포 손상이 일어나는데, 이 기전을 조절해 헌팅턴병의 새로운 치료전략을 제시할 수 있게 되었다.”고 연구결과의 의의를 설명했다. KIST 류훈 책임연구원은 “이번 연구성과는 마우스 모델이 아니라 헌팅턴 환자의 뇌 조직에서 발견한 새로운 병리기전이기 때문에 질병의 원인 파악과 치료에 한층 가깝게 다가갈 수 있을 것”이라며, “헌팅턴병 뿐만 아니라 치매 또는 파킨슨병과 같은 다른 퇴행성 뇌질환들의 병리기전을 이해하는 데도 도움이 될 것으로 기대한다.”고 말했다.
본 연구는 과학기술정보통신부의 뇌질환극복사업과 KIST 주요사업으로 수행되었으며, 연구결과는 국제 학술지인 ‘Progress in Neurobiology [IF : 11.685, JCR : 5.3% ]’ 최신호에 게재됐다.
* (논문명) Dysfunction of X-linked inhibitor of apoptosis protein (XIAP) triggers neuropathological processes via altered p53 activity in Huntington‘s disease
- (제 1저자) 한국과학기술연구원 현승재 박사후연구원
- (교신저자) 한양대학교 분자생명과학과 서혜명 교수
- (교신저자) 보스턴대학교 의과대학 이정희 교수
- (교신저자) 한국과학기술연구원 류훈 책임연구원
연구결과 개요
1. 연구배경
Chorea(무도병)은 그리스어로 “춤춘다“라는 뜻에서 따온 것으로 이 질환에 걸린 환자들은 자신의 의도와는 상관 없이 팔, 다리, 몸통이가 흔들리게 되는데, 이런 동작들이 마치 춤추는 것으로 보여져 이러한 병명을 얻게 되었다. 중세에는 이 뇌질환의 원인을 알 수 없었으므로 무도병환자는 마녀사냥의 대상이 되어 화형에 처해지기도 했다. 과학과 의학의 부재로 인해 무도병의 흑역사를 엿볼 수 있다. 마침내 1872년 미국의 의사인 조지 헌팅턴에(George Huntington)에 의해 가족간에 유전되는 무도병이 처음 보고 된 이후 이 의사의 이름을 따서 헌팅턴무도병 (Huntington's Chorea)이라는 병명으로 불리워 지게 되었다. 부모중 한쪽에 유전자의 돌연변이가 있으면, 상염색체 우성유전자를 물려 받을 경우에 발병한다. 헌팅턴병은 국내어서 희귀뇌질환으로 분류되며 노화가 동반되는 중년(30대 이후)이후에 증상이 발현되기 시작한다. 1993년에 이르러서야 헌팅틴(Huntingtin) 이라는 유전자의 돌연변이가 뇌질환의 원인임을 밝혔다. 헌팅턴병의 증상은 운동기능의 이상으로 시작해서 성격장애, 그리고 나중에는 기억 및 인지증력의 상실을 동반한다. 아직까지 헌팅턴병에서 신경세포가 죽는 정확한 기전과 이 병을 치료에 유용한 약물은 개발되어 있지 않다. 따라서 본 연구는 헌팅턴병에서 신경세포가 죽는 정확한 기전을 밝혀 이 병의 치료의 가능성을 높이는 기반을 마련하고자 하였다.
2. 연구내용
본 연구에서는 환자의 뇌조직과 여러 헌팅턴 동물 모델을 통해 신경세포사멸을 억제하는 XIAP 분자의 발현이 감소되면서 미토콘드리아의 기능이 고장나는 현상을 발견했다. 흥미롭게도 정상일 때 XIAP분자는 자가포식 작용을 증진시켜 p53분자 분해하여 세포손상을 줄이지만, 헌팅턴병에서는 XIAP분자가 감소되면서 역으로 p53분자가 증가되고 활성화 되어 신경세포 손상이 일어남을 발견한 것이다. 특히, 헌팅턴병이 되어 증가된 p53 분자는 신경세포의 미토콘드리아로 이동해서 세포손상에 발동을 거는 현상을 확인했다. 이 연구를 통해 지금까지 설명하기 어려웠던 헌팅턴병의 병리기전과 신경세포 손상기전에 대한 상세한 정보를 얻게 됐다.
3. 기대효과
헌팅턴병에서 XIAP-p53 분자의 상호 길항작용조절을 통해 헌팅턴병의 새로운 치료전략을 제시할 수 있다. 이는 헌팅턴병의 증상를 완화하거나 조절 가능한 치료제 개발에 필요한 단계이다. 더불어 헌팅턴 환자의 사후 뇌조직에서 발견한 새로운 병리기전은 다른 퇴행성 뇌질환들의 병리기전을 여러각도에서 면밀히 이해하는데 뒷받침이 된다.
연구결과 문답
□ 연구를 시작한 계기나 배경은?
1993년 헌팅틴(Huntingtin) 이라는 유전자의 돌연변이가 헌팅턴병의 원인임을 밝힌 이래로 아직까지 헌팅턴병에서 신경세포가 죽는 정확한 기전과 이 병을 치료에 유용한 약물은 개발되어 있지 않다. 따라서 본 연구는 헌팅턴병에서 신경세포가 죽게되는 기전을 밝히므로써 이 병의 치료의 가능성을 높이는 기반을 마련하고자 하였다.
□ 이번 성과, 무엇이 다른가?
기존 연구에서는 주로 동물과 세포 모델에서 뇌질환의 기전을 연구해 오던 것을, 이번 연구에서는 헌팅턴병 환자의 사후 뇌조직을 이용한 역중개연구를 진행했다. 그 결과 헌팅턴병에서는 XIAP분자가 감소되면서 역으로 p53분자가 증가되고 활성화 되어 신경세포 손상이 일어남을 발견한 것이다. 특히, 헌팅턴병이 되어 증가된 p53 분자는 신경세포의 미토콘드리아로 이동해서 세포손상에 발동을 거는 현상을 확인했다. 이 연구를 통해 지금까지 설명하기 어려웠던 헌팅턴병의 병리기전과 신경세포 손상기전에 대한 상세한 정보를 얻게 됐다.
□ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나?
본 연구결과를 통해 발견한 XIAP분자와 p53분자간의 상호 작용기전은 헌팅턴병의 새로운 진단/치료 타겟으로 활용 가능할 것으로 기대
□ 기대효과와 실용화를 위한 과제는?
헌팅턴병에서 새롭게 발견한 XIAP-p53분자 의존적 병리경로을 조절하는 약물 검증 플랫폼 개발을 통해 선조체 신경세포 보호에 적합한 기술을 확보하고자 함.
본 기사는 네티즌에 의해 작성되었거나 기관에서 작성된 보도자료로, BRIC의 입장이 아님을 밝힙니다. 또한 내용 중 개인에게 중요하다고 생각되는 부분은 사실확인을 꼭 하시기 바랍니다.
[기사 오류 신고하기]
