항암제로 뇌 인지 능력 회복… 알츠하이머병 정복 앞당긴다

미국 스탠퍼드대 연구진
알츠하이머병 환자 10% 해마 기능 떨어져 인지 능력 약화
해마 에너지 대사 회복하는 항암제로 알츠하이머병 치료

알츠하이머병을 유발하는 것으로 알려진 아밀로이드 베타 단백질 덩어리의 상상도. 현재까지 미국 식품의약국(FDA)이 알츠하이머병 치료제로 승인한 약물 모두 아밀로이드 베타 단백질 덩어리가 만들어지지 않도록 막는 방식이다. 최근 연구에 따르면 해마의 에너지 대사 능력을 회복하는 것만으로도 알츠하이머병 증상을 치료할 수 있는 것으로 나타났다./미 국립보건원(NIH)

항암제 신약 후보 물질이 알츠하이머병 치료에 효과가 있다는 연구 결과가 나왔다. 알츠하이머병 환자에게서 나타나는 뇌의 에너지 대사 능력 저하를 막아 인지기능을 회복시키는 원리다. 알츠하이머병을 유발하는 뇌 속 단백질 덩어리를 없애는 기존 치료제와 다른 원리를 적용한 신약의 개발도 가능해질 전망이다.

카트린 안드레아슨 미국 스탠퍼드대 교수가 이끄는 연구진은 23일 국제 학술지 ‘사이언스’에 “항암제 후보 물질이 알츠하이머병으로 인한 인지 기능 저하를 회복하는 것으로 확인됐다”며 “약물 재창출을 통해 알츠하이머병의 정복 속도도 빨라질 것으로 기대된다”고 밝혔다.

알츠하이머병은 치매를 일으키는 가장 흔한 퇴행성 뇌 질환이다. 전 세계 치매 환자 5500만명 중 50~70%가 알츠하이머병을 앓는 것으로 알려졌다. 알츠하이머병의 원인은 뇌에 쌓이는 단백질 덩어리다. 뇌신경 세포를 보호하고 세포 간 연결을 보조하는 역할을 하는 단백질인 아밀로이드 베타가 뭉쳐져 만든 덩어리가 오히려 신경 세포에 손상을 준다.

하지만 알츠하이머병이 발생하는 정확한 원인에 대해서는 논란이 남아있다. 아밀로이드 베타 덩어리가 생기는 것이 알츠하이머병의 원인이 아닌 증상 중 하나라고 보는 시각도 있다. 다른 원인으로 뇌의 기능이 떨어져 아밀로이드 베타 덩어리가 만들어진다는 것이다.

실제로 미국 하버드대 연구진은 지난해 아밀로이드 베타 덩어리가 없는 사람에게서도 뇌가 위축되는 것을 확인했다. 120명의 참가자를 모집해 뇌 구조를 살펴본 결과, 이들 중 10%에서 아밀로이드 베타 덩어리가 없더라도 해마가 위축돼 작아지면서 인지 기능이 저하된 것으로 나타났다.

연구진은 해마의 기능을 회복시키는 것만으로도 알츠하이머병을 치료할 수 있을 것으로 보고 실험을 진행했다. 해마는 뇌에서 장기 기억과 기분 조절을 담당하는 부위다. 알츠하이머병 환자에게서는 해마가 에너지를 얻기 위한 대사 능력이 떨어지면서 크기가 작아지는 증상이 주로 나타난다.

연구진은 최근 항암제 신약의 표적으로 주목받는 단백질 ‘IDO1′을 이용한 알츠하이머병 치료 효과를 확인했다. IDO1은 신체 면역 시스템과 신경세포의 에너지 공급을 억제하는 역할을 하는 단백질이다. 암세포는 IDO1을 과도하게 분비해 면역 세포의 공격을 피해 증식하는 것으로 알려져 있다. 알츠하이머병 환자에서는 뇌의 IDO1 분비량이 늘어 에너지 대사가 감소하는 증상이 나타난다. 국내에서는 유한양행, 동아에스티가 IDO1을 억제하는 방식의 항암제를 연구하고 있다.

연구진은 알츠하이머병에 걸린 생쥐에게 IDO1 분비를 억제하는 항암제로 개발된 신약 후보 ‘PF06840003′를 주입한 후 인지 기능이 얼마나 회복되는지 분석했다. 인지 기능 평가는 두 가지 방법으로 이뤄졌다. 미로를 만든 후 출구를 찾아가는 시간을 측정해 공간 기억과 학습 능력을 측정하는 시험과 새로운 물체를 보여준 후 이를 구분해내는 인식 능력 검증 시험으로 진행됐다.

미로 탈출 실험을 반복한 결과, 항암제를 투여한 생쥐는 탈출에 걸리는 시간이 평균 50초 가량으로 나타났다. 반면 치료를 받지 않은 생쥐는 90초 이상이 걸려 탈출 시간이 2배 가량 차이나는 것으로 나타났다. IDO1을 억제하는 약물을 주입했을 때 알츠하이머병으로 인한 인지 능력이 일부 회복된다는 의미다.

물체 인식 능력을 확인했을 때는 치료를 받은 생쥐는 새로운 물체에 대해 큰 관심을 보이는 것으로 나타났다. 치료를 받지 않은 생쥐는 새로운 물체를 바꿔가며 보여주더라도 별다른 관심을 보이지 않는 것으로 나타났다. 연구진은 항암제 투여로 물체 인식 능력이 회복돼 이전에 보여준 물체를 기억하고 새로운 물체에 호기심을 느끼는 것이라고 해석했다.

안드레아슨 교수는 “알츠하이머병이 단순히 아밀로이드 베타 덩어리의 축적으로 일어나는 신경 손상이 아니라 뇌의 대사 능력이 원인일 수 있다는 것을 보여준다”며 “기존 제약 업계에서 시도하는 방식과는 다른 새로운 치료법을 개발할 수 있을 것”이라고 말했다.

전 세계적으로 고령화가 진행되면서 알츠하이머병 치료제 개발 경쟁은 치열해지고 있다. 하지만 실제 치료제 개발은 더딘 상황이다. 미국 식품의약국(FDA)에서 승인한 알츠하이머병 치료제는 지금까지도 2종에 머무르고 있다. 미국 바이오젠과 일본 에자이가 공동으로 개발한 ‘레켐비’와 미국 일라이일리가 개발한 ‘키순라’가 전부다. 이들 약물은 모두 아밀로이드 베타 단백질의 축적을 막아 알츠하이머병을 치료하는 방식이다.

안드레아슨 교수는 “이번 연구에서는 항암제로 개발된 약물을 알츠하이머병 치료에 사용할 수 있음을 확인했다”며 “이미 안전성이 입증된 약물인 만큼 빠르게 임상시험을 진행해 알츠하이머병 신약 개발이 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.

참고 자료

Science, DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm6131

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