폼페병은 희귀한 리소좀 축적 질환으로, 출생아 4만 명당 1명꼴로 발병하는 것으로 추정됩니다.
폼페병에 대한 효소 대체 치료법이 있기는 하지만, 오늘날의 환자들에게는 시간이 많이 걸리고 비용이 엄청나게 많이 듭니다.
치료하지 않고 방치하면 조기 사망으로 이어질 수 있기 때문에 대체 치료법이 시급한 상황입니다.
이제 환자들에게 희망이 생겼습니다: 메릴랜드 대학교의 연구진이 세포 배양 모델을 사용하여 효소 대체 요법을 더 효율적이고 저렴하게 만들 수 있는 방법을 개발했다고 사이언스 데일리가 보도했습니다.
연구진은 새로운 방법에 대한 연구를 Chemical Science 저널에 발표했습니다.
폼페병이란 무엇인가요?
폼페병은 본질적으로 효소 질환입니다.
폼페병 환자는 글리코겐을 포도당으로 전환하는 중요한 세포 효소가 부족합니다.
이 효소는 산 알파-글루코시다아제라고 알려져 있습니다.
이 효소가 없으면 환자는 신체가 에너지로 전환하기 위해 저장하는 당의 한 형태인 글리코겐을 분해할 수 없습니다.
그대로 방치하면 글리코겐이 세포에 축적되어 주요 근육 조직, 특히 심장 조직을 손상시킵니다.
폼페병은 글리코겐을 분해하는 효소인 알파글루코시다아제를 감소시키거나 제거하는 GAA 유전자의 돌연변이로 인해 발생하는 유전성 질환입니다.
폼페병 치료의 필요성
현재 폼페병 환자는 한 가지 치료법만 이용할 수 있습니다.
이 치료법은 혈액에 직접 정맥 주사를 통해 결핍된 알파-글루코시다제 효소를 대체하는 것으로, 효소가 세포에 들어가 과도한 글리코겐을 분해할 수 있기를 희망합니다.
안타깝게도 사이언스 데일리에 따르면 실제로 세포에 도달하는 효소는 소량에 불과합니다.
그 결과, 많은 폼페병 환자는 평생 동안 며칠에 한 번씩 효소 대체 주사를 지속적으로 맞아야 합니다.
이 연구의 교신저자인 UMD 화학 및 생화학 교수인 라이시 왕(Lai-Xi Wang)은 다음과 같이 설명합니다.
“이러한 비효율성으로 인해 많은 양의 효소를 주사해야 하며, 그 비용은 환자당 연간 50만 달러까지 올라갈 수 있습니다.”라고 왕 교수는 사이언스 데일리에 말했습니다.
다행히도 왕의 연구팀은 세포 배양 모델을 사용하여 효소 치료를 획기적으로 개선할 수 있었습니다.
효소 치료에서 세포 배양 모델 사용
우수한 효소 치료법을 개발하기 위해 왕과 그의 팀은 리간드, 즉 결합 분자로부터 시작해야 했습니다.
이론적으로 이 분자는 알파-글루코시다제 효소가 환자의 혈류를 더 효율적으로 이동하도록 도와줄 수 있습니다.
다양한 분자를 연구한 끝에 연구팀은 사이언스 데일리가 말한 것처럼 “세포 수송 시스템의 특정 수용체에 의해 쉽게 인식되는” 리간드를 확인했습니다.
이 리간드는 세포 배양 모델에서 혈류에서 세포막을 가로질러 화합물을 운반하여 글리코겐이 포도당으로 분해되어야 하는 부위에 직접 도달하는 것으로 밝혀졌습니다.
수용체 결합이 더 쉬워지면 글리코겐 분해 활동이 강화되어 폼페병 환자가 효소 주사를 덜 자주 맞을 수 있다는 것을 의미했습니다.
왕의 연구팀은 치료 효과가 있는지 확인하기 위해 새로 발견한 리간드를 알파글루코시다제 효소에 직접 부착했습니다.
놀랍게도 연구진은 이 리간드가 현재 폼페병 치료법보다 표적 부위에 효소를 전달하는 데 훨씬 더 효율적이라는 사실을 발견했습니다.
연구 시사점
연구진의 연구 결과는 광범위한 의미를 담고 있습니다.
첫째, 이 희귀 질환을 치료하는 데 필요한 주사 횟수를 줄일 수 있습니다.
“우리의 방법은 알파-글루코시다제 효소가 제 역할을 할 수 있는 세포 기계에 더 많이 들어가도록 하기 때문에 효소의 양과 폼페병 치료에 필요한 주사 횟수를 획기적으로 줄일 수 있습니다.”라고 연구의 수석 저자인 샤오 장(Xiao Zhang)은 말합니다.
이 방법은 다른 리소좀 저장 질환 환자들에게도 유망할 수 있습니다.
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메릴랜드 대학교 연구팀은 아직 세포 배양에서 동물 모델로 진행하기 위한 승인을 구하고 있지만, 이 연구는 매우 유망한 것으로 입증될 수 있습니다. Scantox는 1977년부터 최고 수준의 발견, 규제 독성학 및 CMC/분석 서비스를 제공하는 GLP/GCP 준수 임상시험수탁기관(CRO)인 Scantox의 계열사입니다.
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