알츠하이머 치료

천연단백물질 작용 메커니즘

세계 최초 규명

김명옥 교수팀, 세계적 권위지 『분자 정신의학』에 논문 발표

인류는 불치병의 영역인 ‘치매’(알츠하이머)를 극복하기 위한 치료제 개발에 많은 투자와 노력을 기울이고 있다. 그 중에서도 오랫동안 치매를 연구하며 ‘세계적 치매 치료의 권위자’로 손꼽히는 우리 대학교 김명옥 교수. 최근 김명옥 교수팀은 ‘치매 완전 치료를 위한 새로운 길’을 제시함으로써 우리를 다시금 놀라게 했다.

치매 치료제 원천기술 확보, 상용화 성공 가능성 높아

우리 대학교 자연과학대학 생명과학부 김명옥 교수팀은 식물에서 분리한 천연단백물질 ‘오스모틴’이 알츠하이머 치료에 탁월한 효과가 있음을 세계 최초로 규명했으며 또한 치매 치료제로서 원천기술 개발뿐만 아니라 상용화 성공 가능성을 제시했다.

김명옥 교수팀은 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 ‘미래유망융합기술 파이오니어사업’의 지원을 통해 연구를 진행했으며 이번 연구에는 우리 대학교 응용생명과학부 박사후 연구원인 샤히드 알리샤 박사와 석·박사통합과정 윤광호 씨가 공동 제1저자로 참여했다.

김명옥 교수팀은 식물이 스트레스를 받으면 축적되는 단백질로 뇌신경 세포 퇴화를 억제하는 것으로 알려진 ‘오스모틴’이 알츠하이머 원인물질인 아밀로이드 베타(Aβ)를 감소시키고 인지기능을 회복시킨다는 것을 동물실험으로 확인했다. 이번 연구결과는 정신의학ㆍ신경과학ㆍ세포생물학 분야의 세계적 권위지인 『분자 정신의학』 온라인에 3월 22일 게재되었다. 논문명은 ‘Novel osmotin inhibits SREBP2 via the AdipoR1/AMP K/SIRT1 pathway to improve Alzheimer’s disease neuropathological deficits’이다.

천연물질로 부작용 없이 치매 치료 가능

김명옥 교수에 따르면 치매는 신경세포 사이의 아밀로이드 베타(Aβ) 축적, 신경세포 내의 세포골격 단백질의 경화, 인지기능의 감퇴라는 세 가지 특징이 나타난다. 이 세가지 특징을 감소시키거나 억제시키는 약물들이 개발되고 있지만 주로 합성 화합물로 이루어져 있어 부작용이 나타나는 경향이 크고, 결과적으로 치매의 증상을 완화시키는 정도에 머무를 뿐 치료제로서 효율은 크게 좋지 않았다. 또한 복용을 중단할 경우 증상이 심해지는 등 근본적인 치료물질은 아니고 치료효과를 증명하기가 어려운 단점이 있었다.

연구팀은 기존 연구와 차별화한 전략으로 치매의 근본적인 치료 방법이 될 수 있다는 가설로 그 하위 신호 경로인 *AMPK, **SIRT1 및  **SREBP2 와 같은 단백질들의 활성을 조절했다. 이를 통해 아밀로이드 베타 축적을 감소시켰고, 인지기능을 향상시켰다. 또한 SREBP2 발현 현저한 증가로 치매 특징인 아밀로이드 베타 생성이 늘어나는 것을 확인함으로써 치매의 발병과 관련이 있다는 것을 규명했다.

본 물질은 동물세포가 가진 구조와 흡사한 점이 많아 인체에 부작용이 적고 혈액-뇌 장벽 통과가 용이해 뇌신경세포 퇴행에서 유래되는 치매 및 대사질환 치료를 효과적으로 개선할 수 있는 가능성을 가지고 있다.

이번 연구는 천연단백물질을 이용해 치매치료 및 대사질환 등에 활용하려는 것으로 인체 흡수를 위한 펩타이드 형태로 제작하고, 그 기작(작용원리)을 증명해 치매치료 물질로서 활용할 수 있음을 제시했다.

기초연구-특허(원천기술)-상용화의 새로운 성과창출 패러다임 구축

치매치료에 뚜렷한 약물이 개발되지 않고 있는 상황에서 본 연구는 기초연구를 원천연구로 발전시켜 특허확보와 논문발간 등 원천기술이 상용화로 연계될 수 있는 파이프라인을 구축하는 성과를 도출했다. 연구팀은 이 연구성과에 대해 미국과 국내에 특허 3건을 등록하고 국제특허 5건을 출원 중이라며 연구성과 중 일부 치매치료제 개발에 대해서는 국내 기업에 기술을 이전해 상용화를 추진 중이다.

김명옥 교수는 “이번 연구는 알츠하이머 및 퇴행성 뇌질환의 근본적인 발병 원인을 규명할 수 있는 시발점을 제공해 줄 뿐만 아니라 치료의 한계점을 해결해 줄 수 있는 밑바탕이 될 것으로 기대된다”라고 연구 의의를 설명했다. 또한 “기존 합성 신약과 다르게 식물에서 분리한 천연 단백질인 오스모틴이 치매 치료제로서 상용화 가능하다는 것을 암시하는 것이며, 본 연구는 논문으로 끝나지 않고 기초연구를 토대로 원천기술-상용화로 성과를 창출함으로써 창조경제에 크게 기여한 대표적 연구개발 성과라 자부한다”고 강조했다.

* AMPK: 당과 지질대사에 관여하는 핵심 인산화 효소
**SIRT1: 대사 조절에 관여하는 단백질
***SREBP2: 콜레스테롤 합성에 관여하는 단백질

고령화된(12개월, 16개월= 치매의 중증환자, 인간의 약 65-80세) 알츠하이머 생쥐모델(APP/PS1)에 오스모틴을 투여하면 아밀로이드 베타 축적이 현저히 감소되는 것으로 확인됐다.