'헌팅턴병' 증상 악화 기전 규명…"천연물로 증상 개선 가능성"

'헌팅턴병(Huntington's disease)' 증상을 천연물로 억제·개선할 가능성이 제시됐다.

과학기술연합대학원대학교(UST)는 한국과학기술연구원(KIST) 스쿨 바이오-메디컬 융합 전공 류훈 교수(뇌과학연구소 책임연구원)와 프엉 티 탄 응우옌(Phuong Thi Thanh Nguyen) UST 박사과정생이 헌팅턴병 증상을 악화하는 새로운 기전을 규명해 천연물로 질환의 진행을 억제·개선할 치료 가능성을 제시했다고 31일 밝혔다.

류훈 교수(앞줄 왼쪽), 프엉 티 탄 응우옌 UST 박사과정생(앞줄 오른쪽) 등 연구팀 구성원들이 기념촬영을 하고 있다. 과학기술연합대학원대학교

헌팅턴병은 '헌팅틴(HTT)' 유전자의 이상으로 발병하는 유전성 뇌 질환이다. 이 질환은 유전자 안에서 특정 DNA 서열이 비정상적으로 반복되면서 헌팅틴 단백질이 변형되고, 변형된 헌팅틴 단백질이 신경세포에 쌓여 운동 조절을 담당하는 뇌 부위 신경세포를 서서히 손상시킨다.

환자의 의지와 무관하게 몸이 움직이는 게 대표적인 증상이다. 환자가 춤을 추듯 몸을 움직이는 것을 빗대 '무도병'이라고도 부른다. 이 질환은 기억 능력 저하와 정신장애로도 이어진다.

헌팅턴병 발병 돌연변이 유전자는 1993년에 처음 규명됐다. 이후 진행된 연구는 병든 신경세포 내부에 초점이 맞춰졌다.

이와 달리 연구팀은 신경세포를 보조하고, 주변 환경을 관리하는 '성상교세포'의 변질에 주목했다. 먼저 환자와 마우스 모델 분석을 통해 변질된 성상교세포에서 신호 물질 'WNT5B'가 비정상적으로 증가하는 것을 확인했다.

이어 과도하게 증가한 WNT5B가 유전자 조절 단백질 'NFATc2'의 활성화해 단백질 분해 효소인 'MMP14'의 생성을 촉진하고, 신경세포 주변의 세포외기질을 파괴한다는 새로운 병리 연결 고리를 찾아냈다.

연구팀은 WNT5B, NFATc2, MMP14를 각각 감소시키는 실험도 진행했다. 이를 통해 세 물질 중 어느 하나만 줄여도 손상됐던 세포외기질이 보호되고, 신경세포 상태가 눈에 띄게 개선되는 것을 확인했다.

특히 식물성 천연 물질 '제니스테인(Genistein, 항염증 효과)'을 헌팅턴병 마우스에 투여했을 때 유전자 조절 단백질(NFATc2)의 활동이 억제되면서 단백질 분해 효소(MMP14)의 생성이 감소하고, 세포외기질의 분해와 신경세포 손상이 줄어드는 것으로 나타났다. 병리 신호를 약물로 조절할 가능성을 확인한 셈이다.

실제 제니스테인을 투여한 헌팅턴병 마우스는 몸의 균형 유지와 걸음걸이 등 운동기능이 뚜렷하게 향상됐고, 중앙 생존 기간도 105일에서 125일로 늘어나는 등 치료 효과를 보였다.

이번 연구는 헌팅턴병이 신경세포 손상으로 이어지는 악화 경로를 차단·호전시키는 새로운 치료 방향을 제시했다는 점에서 의미를 갖는다.

무엇보다 세포와 동물모델 단계에서 전임상 연구가 진행돼 향후 인체 임상시험 등 추가적 연구로 확대될 가능성도 있다.

류 교수는 "헌팅턴병의 새로운 병리 기전을 밝혀낸 동시에 천연물 제니스테인을 이용한 치료법 개발 가능성을 함께 제시한 것이 이번 연구의 성과"라며 "이를 토대로 향후 헌틴병을 포함한 다양한 퇴행성 뇌 질환 치료 후보물질 개발과 임상 연구가 확대되길 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구에는 류 교수가 교신저자, 프엉 티 탄 응우옌 UST 박사과정생이 제1 저자로 참여했다. 연구 결과는 생화학 및 분자생물학 분야 초수월성 학술지 '시그널 트랜스덕션 앤 타겟티드 테라피(Signal Transduction and Targeted Therapy)'에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr