과학자들은 처음으로 인간의 뇌 조직에서 파킨슨병을 유발하는 것으로 여겨지는 단백질 클러스터를 관찰했으며, 이를 통해 새로운 진단법과 치료법의 길을 열었습니다.
선구적인 돌파구를 통해 과학자들은 파킨슨병을 유발하는 것으로 여겨지는 단백질 클러스터를 직접 시각화하고 정량화하여 세계에서 가장 빠르게 성장하는 신경 질환에 대한 새로운 진단 및 치료 접근법에 대한 희망을 제공했습니다.
알파-시누클레인 올리고머라고 알려진 이러한 미세한 단백질 클러스터는 오랫동안 파킨슨병을 유발하는 것으로 의심되어 왔지만 지금까지 인간의 뇌 조직에서 직접 관찰된 적은 없었습니다.
케임브리지 대학교, 런던 대학교(UCL), 프랜시스 크릭 연구소, 몬트리올 공과대학의 연구진은 사후 인간 뇌 조직에서 이러한 올리고머를 감지, 계산, 비교할 수 있는 새로운 영상 기술을 개발했습니다.
팀의 연구 결과, 출판 Nature Biomedical Engineering 저널에 발표된 연구에 따르면, 파킨슨병이 뇌 전체로 퍼지는 메커니즘을 밝혀내고 진단법과 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 보입니다.
이 연구의 진전은 매우 중요한 시기에 이루어졌습니다. 영국에서 파킨슨병을 앓고 있는 사람이 약 166,000명이며, 2050년까지 전 세계적으로 파킨슨병 환자는 두 배로 늘어나 25만 명에 이를 것으로 예상되기 때문입니다.
파킨슨병은 전통적으로 루이소체라고 불리는 큰 단백질 침전물의 존재로 진단되었습니다.
그러나 과학자들은 더 작고 일찍 형성된 올리고머가 뇌세포에 손상을 입힐 수 있다는 가설을 세웠습니다. 지금까지 이러한 올리고머는 수 나노미터에 불과하여 너무 작아서 볼 수 없었습니다.
케임브리지 대학교 유수프 하미드 화학과 생물물리화학 교수이자 이 연구를 공동으로 이끈 스티븐 리(Steven Lee)는 보도자료를 통해 "루이소체는 파킨슨병의 특징이지만, 근본적으로는 질병이 현재 어디에 있는지가 아니라 과거에 어디에 있었는지를 알려줍니다."라고 말했습니다. "파킨슨병의 초기 단계를 관찰할 수 있다면, 뇌에서 질병이 어떻게 진행되는지, 그리고 어떻게 치료할 수 있을지에 대해 훨씬 더 많은 것을 알 수 있을 것입니다."
연구진은 초고감도 형광 현미경을 사용하여 뇌 조직에서 수백만 개의 올리고머를 감지하고 연구하는 파킨슨병에 대한 응집체 고급 감지(ASA-PD)라는 기술을 개발했습니다.
이 기술은 크기가 매우 작기 때문에 배경 소음을 줄이는 동시에 신호를 극대화하여 감도를 극적으로 높입니다.
"이 정도 규모로 인간 뇌 조직에서 올리고머를 직접 관찰한 것은 이번이 처음입니다."라고 이 연구실에서 박사후연구원으로 이 연구를 수행한 공동 제1저자 레베카 앤드루스는 덧붙였다. "마치 대낮에 별을 보는 것과 같습니다. 파킨슨병 연구에 새로운 지평을 열었습니다."
이 연구에서는 파킨슨병 환자의 사후 뇌 조직 샘플과 비슷한 연령대의 건강한 개인의 사후 뇌 조직 샘플을 비교했습니다.
결과는 두 그룹 모두에서 올리고머를 보였지만, 파킨슨병 샘플에서 올리고머의 수가 더 많고, 더 크고, 더 밝았습니다. 이는 파킨슨병 진행과 직접적인 연관성을 시사합니다.
게다가 올리고머의 하위 분류는 파킨슨병 환자에게만 나타나는데, 이는 질병의 초기 지표로 활용될 수 있으며, 증상이 나타나기 수년 전에 감지할 수 있는 가능성이 있습니다.
"올리고머는 건초더미 속의 바늘과 같았지만, 이제 그 바늘이 어디에 있는지 알았으니 뇌의 특정 영역에 있는 특정 세포 유형을 표적으로 삼는 데 도움이 될 수 있습니다."라고 몬트리올 폴리테크닉 대학 공학물리학과의 루시앙 바이스 준교수가 덧붙여 말했습니다.
이 연구는 파킨슨병에만 국한되지 않고 다양한 분야에 적용될 수 있습니다.
Weiss는 "[S]유사한 기술은 알츠하이머병이나 헌팅턴병과 같은 다른 신경퇴행성 질환에도 적용될 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.
신경퇴행생물학연구소의 수석 그룹 리더이자 프랜시스 크릭 연구소의 연구 부소장인 소니아 간디는 이 연구를 공동으로 이끈 사람으로, 이 획기적인 발견의 중요성을 강조했습니다.
그녀는 보도자료에서 "이러한 기술적 장벽을 돌파하면 단백질 클러스터가 왜, 어디서, 어떻게 형성되는지, 그리고 이것이 어떻게 뇌 환경을 변화시켜 질병을 유발하는지 이해할 수 있을 것으로 기대합니다."라고 밝혔습니다.
출처: 캠브리지 대학