치매 원인 물질을 초기부터 관찰한다
치매 원인 물질을 초기부터 관찰한다
  • 함예솔
  • 승인 2020.04.29 17:15
  • 조회수 1633
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요약

 

머릿 속 치매 원인물질을 초기 단계부터 관찰가능한 신규 치매 플랫폼이 개발됐습니다. 세포에서 타우 올리고머의 형성을 정량 관찰할 수 있는 '타우-BiFC 플랫폼'을 확립해 타우를 표적으로 하는 약물 스크리닝에서 그 유용성을 검증하는 연구를 진행하고 이를 동물모델로 확장했습니다. 이는 외국에서 개발된 생쥐모델에 의존하던 기존의 치매연구에서 벗어나 새로운 치매 기전 규명 및 치료제 개발연구를 가속할 수 있을 것으로 기대됩니다. 

한국과학기술연구원(KIST) 치매DTC융합연구단 김윤경, 임성수 박사 연구팀은 치매 유발 원인으로 알려진 타우 단백질의 응집을 초기 단계부터 관찰할 수 있는 동물 모델을 개발했다고 밝혔습니다. 이 신규 플랫폼을 활용하면 치료제 개발 연구를 가속화하고 새로운 치매 기전을 규명할 수 있을 것으로 기대됩니다. 해당 연구는 <Progress in Neurobiology>에 게재됐습니다.

  • 타우 단백질

알츠하이머 질환 발병의 핵심 요인으로 건강한 경우에는 뉴런의 활동을 지지하지만 변형된 경우는 알츠하이머 질환과 관련된 뇌 병변에 기여하는 것으로 알려져 있습니다.

알츠하이머성 치매의 새로운 치료 표적 '타우 단백질'

 

가장 흔한 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머성 치매는 뇌 속 베타-아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 응집되는 것이 주요 원인으로 여겨지고 있습니다. 잘 알려진 베타-아밀로이드의 응집은 뇌 기능이 손상되는데 길게는 십 년 이상이 걸리기도 하며 심지어 병변이 나타나지 않는 때도 있어 최근 신경세포사멸에 직접적인 영향을 미치는 타우 단백질이 치매의 새로운 치료 표적으로 급부상하고 있습니다. 

뇌의 신경섬유매듭인 타우단백질에 기능적장애가 생기면 치매가 발생합니다. 출처: fotolia
뇌의 신경섬유매듭인 타우단백질에 기능적장애가 생기면 치매가 발생합니다. 출처: fotolia

타우 단백질이 응집되기 시작하면, 단백질이 뭉친 형태인 올리고머 형태가 되는데 이는 신경세포 독성을 일으키고 알츠하이머성 치매를 비롯한 다양한 퇴행성 뇌 질환을 전이시키는 매개체로써 작용합니다. 이에 타우 올리고머를 표적으로 한 치매 치료제 개발이 화두에 오르고 있지만 신경세포 내 과량으로 존재하는 정상 타우 단백질로부터 응집 초기에 소량으로 존재하는 타우 올리고머를 구분해낼 실험 방법이 부재한 상황입니다.

 

  • 베타-아밀로이드 

아밀로이드 베타 (Aβ 또는 A베타)는 알츠하이머 환자의 뇌에서 발견되는 아밀로이드 플라크의 주성분으로서 알츠하이머 병에 결정적으로 관여하는 36-43개의 아미노산 펩타이드를 의미합니다.

  •  올리고머(oligomer

수 개~수십 개의 단량체(monomer)가 연결된 분자를 말하며, 제한된 숫자의 중합체(예: dimer, trimer)나 굉장히 크거나 무제한의 단량체들로 구성된 폴리머(polymer)와는 구별됩니다.

타우 올리고머 형성 관찰 가능한 플랫폼

 

KIST 김윤경, 임성수 박사 연구팀은 세포에서 타우 올리고머의 형성을 관찰할 수 있는 플랫폼인 '타우-BiFC(Bimolecular Fluorescence Complementation) 플랫폼'을 확립해 이를 동물모델로 확장한 '타우-BiFC 생쥐모델'을 개발했습니다.

타우-BiFC 생쥐모델의 뇌에서 노화에 따른 타우 응집 정도 모니터링. 출처: IBS
타우-BiFC 생쥐모델의 뇌에서 노화에 따른 타우 응집 정도 모니터링. 출처: IBS

이 플랫폼은 신경세포 내에서 타우 단백질이 응집하여 올리고머가 형성되면 형광이 켜지는 시스템으로 타우 응집 초기 올리고머 단계부터 정량적으로 관찰할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

KIST 연구진은 개발한 '타우-BiFC 생쥐'를 통해 단계별로 정량적인 모니터링이 가능했습니다. 생쥐가 어린 나이일 때 타우 올리고머가 생성되어도 세포 자체적으로 분해·제거하는 시스템이 가동되지만, 생쥐가 나이가 들수록 그 기능이 떨어져 타우의 응집이 가속되고 신경이 퇴화하는 특성을 보이는 것을 관찰할 수 있었습니다.

김윤경 책임연구원. 출처: IBS
김윤경 책임연구원. 출처: IBS

 

 

 

KIST 김윤경 박사는 "타우-BiFC 생쥐모델은 뇌에 쌓이는 타우 단백질의 초기 응집 단계인 올리고머부터 효과적으로 관찰할 수 있는 신규 플랫폼으로, 외국에서 개발된 생쥐모델에 의존하던 기존의 치매 연구를 탈피할 수 있을 것"이라며 "신경세포 독성 및 전이성을 보이는 타우 응집체의 형성을 파악하고 관찰하는 연구는 알츠하이머성 치매를 포함한 타우 병증의 치료제 개발에 있어 중요한 시작점이라 할 수 있다"고 말했습니다.

 

  • 타우 병증

비정상적인 타우 응집체는 알츠하이머성 치매를 포함한 다양한 퇴행성 뇌 질환 환자에게서 발견되는데, 이런 병리학적 특징 때문에 이 신경질환들을 통틀어 타우 병증이라고 합니다.


##참고자료##

 


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