전 세계적으로 5천만 명 이상의 사람들에게 영향을 미치는 알츠하이머병(AD)은 의료계가 직면한 가장 시급한 건강 위기 중 하나입니다. 세인트 마이클 대학과 버몬트 대학의 연구진은 최근 인간의 뇌에서 알츠하이머병이 어떻게 발병하는지에 대한 이해를 높이기 위해 협력했습니다. 2024년 11월에 발표된 이 연구팀의 획기적인 발견은 뇌 내의 ‘폐관’과 알츠하이머병과 관련된 신경 퇴화 사이의 연관성에 달려 있습니다. 이 연구는 거미의 뇌라는 예상치 못한 주제에서 영감을 얻었습니다. 신경 퇴화를 일으키는 세포 메커니즘에 대한 새로운 관점을 제시하는 연구팀의 연구 결과에 대한 자세한 내용을 읽어보세요.
신경 퇴행과 거미 사이의 매혹적인 연관성
연구진은 처음에 신경 퇴화의 원인 요소를 탐구하기 시작했으며, 알츠하이머병 환자의 뇌에서 “노폐물 제거 장애” 메커니즘과 관련이 있을 것으로 가정했습니다. 이러한 환자의 뇌에는 아밀로이드 베타 플라크와 신경섬유 타우 엉킴의 형태로 세포 폐기물이 응집되어 있는 경향이 있는데, 이 둘은 신경 퇴행성 질환이 없는 사람의 뇌에서는 정상적으로 제거되는 물질입니다. 연구팀은 거미 뇌에 대한 이전 연구를 바탕으로 이러한 노폐물 축적의 메커니즘을 탐구했습니다. 신경과학자 루스 파비안-파인은 알츠하이머병 등 인간의 퇴행성 질환과 유사한 증상을 보이는 중앙아메리카 방랑거미에 대한 이전 연구를 바탕으로 연구팀을 이끌었습니다.
필수 ‘폐기물 제거’ 시스템 파악하기
파비안 파인은 중앙아메리카 방랑거미에 대한 이전 연구를 통해 퇴화하는 거미의 뇌에서 구조적 이상을 겪는 노폐물 내부화 아교세포 ‘운하 시스템’을 밝혀냈습니다. 신경교계의 이러한 구조적 이상은 거미의 뇌세포가 고갈되고 죽어가는 신경 퇴행으로 이어지는 것으로 알려져 있습니다. 파비안-파인 연구팀은 인간도 알츠하이머병 및 기타 신경 퇴행성 질환의 경우 유사한 ‘운하 시스템’이 오작동을 일으키는지 궁금해했습니다. 이것이 알츠하이머병과 같은 퇴행성 질환에 대한 효과적인 치료법 개발의 열쇠가 될 수 있을까요?
이를 알아보기 위해 연구팀은 인간의 뇌와 설치류의 뇌를 대상으로 신경병리학적 진단 검사를 실시했습니다. 과학자들은 결국 인간과 설치류의 뇌에서 신경 퇴화가 거미의 뇌에서 관찰되는 것과 유사한 원인, 즉 노폐물 제거 시스템의 오작동으로 인한 것일 수 있다는 강력한 증거를 수집했습니다. 과학자들은 인간의 뇌에서 ‘노폐물 제거 시스템’으로 보이는 것을 발견했습니다. 이 운하 시스템은 제대로 작동할 때 건강한 뉴런에서 나오는 노폐물을 내재화합니다. 그러나 이 시스템은 치명적인 부종을 일으켜 신경 퇴행으로 이어질 수 있습니다.
연구팀은 연구 논문에서 “우리는 유사한 신경교-관 시스템이 인간과 설치류의 뇌에서 세포 노폐물을 제거할 수 있다는 강력한 증거를 제시했습니다.”라고 썼습니다. “우리는 거미와 인간의 뇌 퇴행 모두에서 발병이 미엘린과 아쿠아포린-4(AQP4)를 발현하는 타니세포 유사 세포로 구성된 운하 형성 대교세포의 구조적 실패와 관련이 있을 것으로 가정합니다. 우리는 이러한 구조적 실패가 신경 세포질의 과도한 고갈을 초래하여 세포 사멸을 초래한다는 것을 입증했습니다.” 타니세포 유사 세포는 제3뇌실과 제4뇌실에 위치하며 뇌 시상하부 네트워크의 중요한 구성 요소인 뇌실외교세포인 타니세포와 유사한 신경교세포입니다.
거미 뇌와 인간의 뇌 사이의 이러한 연관성은 흥미롭지만, 알츠하이머병 연구에 있어서는 어떤 의미가 있을까요? 궁극적으로 이 과학자들의 보고서는 신경 퇴화의 근본적인 원인을 파악하는 데 도움이 되며, 이는 향후 이러한 구조적 이상을 표적으로 하는 약물 개발에 도움이 될 수 있습니다. 연구자들은 뇌에 노폐물이 쌓이는 잠재적 원인을 정확히 파악함으로써 이를 퇴치할 수 있는 방법을 찾을 수 있습니다.
알츠하이머병 연구를 위해 Scantox 에서는 다양한 전임상 시험관 및 생체 내 모델을 제공합니다. 이러한 모델에서 아밀로이드-β 병리 및 노폐물 제거 시스템은 응집된 Aβ 분석을 위한 A4 분석과 면역 형광 표지법을 통한 아쿠아포린 4 단백질의 정량화를 포함한 여러 생화학적 및 조직학적 접근법을 통해 평가할 수 있습니다. 또한 신경 염증, 신경 퇴화의 지표인 신경섬유 경쇄 수치 증가, 혈관 병리 등 여러 가지 전형적인 알츠하이머병 관련 병리도 평가할 수 있습니다.
Scantox 는 1977년부터 최고 수준의 약리학 및 규제 독성학 서비스를 제공하는 선도적인 북유럽 전임상 GLP 인증 임상시험수탁기관(CRO)입니다. Scantox 제약 및 생명공학 기업의 신약 개발 프로젝트를 지원하는 전임상 계약 연구 서비스에 중점을 두고 있습니다. 핵심 역량에는 탐색 및 효능 연구, PK 연구, 일반 독성 연구, 국소 내성 연구, 상처 치유 연구 및 백신이 포함됩니다. 서비스 및 연구 분야에 대해 자세히 알아보려면 다음을 참조하세요. 뉴스레터 구독하기. 파트너십에 관심이 있으시다면 다음을 참조하세요. 온라인으로 문의하세요.
