가톨릭대학교 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 첨단세포치료사업단 김기표 교수(의생명과학교실) 연구팀이 진행하는 ‘알츠하이머병 대상 뇌 질환에서의 갑상선호르몬 대사 및 탈수초 공동기전 공략 Fist-in-class 치료제 개발’ 과제가 한국보건산업진흥원 글로벌 공동연구 지원사업(국가 간 연구 협력 지원) 신규 과제로 선정됐다. 이 연구는 향후 3년간 매년 5억 원씩 총 15억 원의 연구비가 지원될 예정이다.

김 교수는 이번 국책 연구과제에서 유전성과 산발성 알츠하이머병 환자로부터 유래한 유도만능줄기세포(iPSC)를 활용한다. 유도만능줄기세포는 피부나 혈액세포를 되돌려 만들어낸 줄기세포로 이 세포를 뇌의 희소돌기아교세포(수초를 만드는 세포)로 분화시켜 실험에 사용한다. 이를 통해 알츠하이머병 환자 세포가 보이는 특징적인 변화를 세밀하게 분석한다.

또한 갑상선호르몬을 기반으로 한 신약 후보 물질(갑상선호르몬 유사체)의 치료 효능을 평가한다. 세포 수준에서 어떤 기전을 통해 작동하는지를 밝히는 데 초점을 맞춘다.

알츠하이머병은 대표적인 퇴행성 뇌 질환이다. 기억을 잃고 일상생활이 점점 힘들어지는 병이다. 지금까지는 뇌 속에 쌓이는 아밀로이드 베타와 타우 단백질 때문에 신경세포가 망가진다는 설명이 널리 알려져 있었다. 하지만 최근 연구에서는 또 다른 요인이 밝혀지고 있다.

뇌 속에서 콜레스테롤 대사가 제대로 이뤄지지 않으면 ‘탈수초’라는 현상이 발생하는데 이는 신경세포를 보호하는 막(수초)이 손상되는 과정이다. 이렇게 되면 뇌의 백질(신경세포 연결망)이 망가지고 결국 기억력과 인지기능이 빠르게 떨어진다. 김 교수 연구팀은 이 병리 기전을 집중적으로 연구할 예정이다.

김 교수팀이 주목하는 연구 도구는 ‘수초 오르가노이드(myelin organoid)’이다.

오르가노이드는 유도만능줄기세포를 이용해 만든 작은 장기 모형으로 실험실에서 인체 장기의 구조와 기능을 모사할 수 있다. 수초 오르가노이드는 신경세포의 축삭을 감싸 보호하는 수초 구조를 본떠 만든 뇌 모형으로 이를 통해 수초의 발생 과정을 연구하고 약물 스크리닝 및 환자 맞춤형 치료 전략 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

이번 연구는 국내외 유수 연구진과의 협력으로 진행된다. 성균관대 삼성융합의과학원 융합의과학과 이재영 교수와 호주 모나시대 스티브 페트라토스 교수가 함께 참여한다.

이 교수는 갑상선호르몬 대사의 결함이 알츠하이머병과 어떤 연관이 있는지 밝히고 동물실험을 통해 치료 가능성을 검증할 예정이다. 페트라토스 교수는 갑상선호르몬 유사체의 안정성 및 독성을 평가하고 신약 후보 물질의 화학적 특성, 제조 공정, 품질관리 체계를 확보하는 것을 목표로 하고 있다.

이번 글로벌 공동연구는 호주 모나시대와의 지속적인 협력으로 국제적 연구 네트워크를 구축하고 연구진 간 지식 및 기술 교류를 촉진해 알츠하이머병과 같은 난치성 뇌 질환 문제 해결의 토대를 마련할 것으로 기대된다.

김 교수는 “이번 연구는 알츠하이머병의 치료를 한 단계 발전시키는 데 이바지할 것”이라며 “개인 맞춤형 알츠하이머병 치료법을 제시하는 데에도 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”라고 밝혔다.



홍은심 기자 hongeunsim@donga.com