한국 기초과학연구원 연구팀이 알츠하이머병(AD)에서 성상세포의 역할에 대한 획기적인 발견을 해냈습니다. 저스틴 리 단장이 이끄는 연구팀은 뇌의 성상교세포가 높은 수준의 아세테이트를 흡수하여 위험한 반응성 성상교세포로 변하는 메커니즘을 밝혀냈습니다. 리와 그의 팀은 성상세포와 뉴런의 상호작용을 직접 관찰할 수 있는 새로운 이미징 기술을 개발하여 알츠하이머병의 조기 진단에 더 많은 옵션을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 전반적으로 연구팀의 연구는 신경염증과 알츠하이머병 발병에서 반응성 성상교세포의 중요성을 보여주며 알츠하이머병의 진단과 치료에 획기적인 전환점이 될 수 있습니다.
AD의 발병 기전: 전통적인 관점
역사적으로 신경과학자들 사이에서는 뇌에 축적된 아밀로이드 베타(Aβ) 플라크가 알츠하이머의 주요 원인이라는 것이 통념이었으며, 따라서 알츠하이머 진단 및 치료 연구의 주요 표적이 되어 왔습니다. 지금까지 Aβ 플라크를 표적으로 하는 치료법은 질병의 진행을 늦추거나 치료하는 데 제한적인 성공을 거두었지만, 대부분의 AD 치료 연구는 여전히 Aβ 플라크에 초점을 맞추고 있습니다.
Dir. Lee는 Aβ 플라크가 아닌 반응성 성상교세포가 알츠하이머병의 주요 원인이라는 다른 이론을 연구해 왔습니다. 그리고 그의 연구팀은 새로운 연구를 통해 이 이론을 뒷받침하는 강력한 증거를 발견했습니다.
성상 세포와 알츠하이머병
기초과학연구원 인지 및 사회성 연구단의 연구팀과 함께 이 교수는 이전에 반응성 성상교세포와 모노아민 산화효소 B(MAO-B) 효소가 알츠하이머 치료 요법에서 잠재적으로 효과적인 표적임을 입증한 바 있습니다. 또한 최근에는 성상교세포가 요소 순환을 사용하며, 이 요소 순환이 활성화되면 치매를 촉진한다는 사실을 발견했습니다. 그러나 연구자들은 이전에는 성상교세포 활동을 기반으로 알츠하이머병을 관찰하거나 진단할 수 없었습니다. 리와 그의 팀의 새로운 연구는 이를 변화시켰습니다.
이 새로운 연구는 임상적으로 검증된 신경영상 탐침으로 알츠하이머병에서 나타나는 과민성 염증 반응인 반응성 성상 결손증을 시각화할 수 있는 방법을 찾는 것을 목표로 했습니다. Lee와 그의 팀은 신경염증과 AD가 있는 뇌에서 발생하는 신경세포 대사 변화를 기능적으로 시각화하기 위해 양전자 방출 단층촬영(PET) 영상에 C-아세테이트와 F-플루오로데옥시글루코스(F-FDG)를 활용하여 이를 달성했습니다.
이 과정에서 리와 그의 연구팀은 아세테이트가 반응성 성상교화증을 촉진하는 역할을 한다는 사실을 발견했으며, 반응성 성상교화증과 AD의 동물 모델에서 반응성 성상세포가 모노카복실레이트 수송체-1(MCT1)의 증가를 통해 높은 수준의 아세테이트를 흡수하는 것을 관찰했습니다. 아세테이트 섭취 증가는 반응성 성상아교증과 관련이 있을 뿐만 아니라 아밀로이드 베타(Aβ)가 있을 때 비정상적인 성상아교세포 GABA 합성을 유도하는 것으로 관찰되었습니다.
연구팀은 새로운 PET 이미징 전략을 사용하여 5xFAD 마우스와 같은 AD 동물 모델과 인간 AD 환자 모두에서 아세테이트 및 포도당 대사의 변화를 일관되게 관찰하고 “환자의 인지 기능과 C-아세테이트 및 F-FDG의 PET 신호 사이에 강한 상관 관계가 존재” 함을 입증할 수 있었습니다. 즉, 연구팀은 아세테이트가 이전에 알려진 것처럼 단순히 성상교세포에만 국한된 에너지원이 아니라 반응성 성상교세포증을 유발할 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다.
치료 대상
알츠하이머병의 진단과 치료를 위해 Aβ를 표적으로 삼은 이전의 연구 노력은 극히 제한적인 성공을 거두었습니다. 이 교수팀의 연구는 이 질병을 진단하고 치료할 수 있는 유망한 대안 경로를 제시합니다. 연구팀은 C-아세테이트와 F-FDG PET 영상이 알츠하이머병을 조기에 진단할 수 있는 신뢰할 수 있는 방법이 될 수 있음을 시사합니다. 또한, 이 연구에서 잠재적인 새로운 치료 표적을 발견했다는 점도 매우 중요합니다.
Dir. 이 교수는 “성상교세포 특이적 아세테이트 수송체인 MCT1을 억제했을 때 AD 동물 모델에서 유의미한 회복을 확인했다”고 요약했습니다. MCT1이 알츠하이머병의 새로운 치료 표적이 될 수 있을 것으로 기대합니다.”
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