알츠하이머와 파킨슨병 공통적인 원인 현상 규명

생명연 위해요소감지 BNT 연구단 스탠포드와 공동 수행

미토콘드리아 칼슘을 측정하는 녹색형광 (Mito-Ca2+, mito-GCaMP)을 통해, PD (A)와 AD 모델 (B)에서 미토콘드리아 칼슘이 증가됨을 확인하였으며, Ru360이나 2-APB와 같은 칼슘채널 차단제를 통해 미토콘드리아 칼슘이 억제됨을 확인했다.

국내 연구진이 알츠하이머와 파킨슨병과 같은 신경퇴행성질환의 공통적인 원인 현상을 규명했다.

소포체와 미토콘드리아 상호작용에 의한 미토콘드리아의 과도한 칼슘 증가 현상이 두 질병 원인으로, 향후 미토콘드리아 칼슘 항상성 조절을 통한 신경퇴행성질환 치료제 개발에 세포소기관 상호작용 조절인자가 새로운 표적으로 활용될 것으로 기대된다.

이는 한국생명공학연구원(원장 김장성) 위해요소감지 BNT연구단 이규선 박사와 이성수 박사가 스탠포드 의과대학과 공동 수행한 연구 결과다.

신경세포는 복잡한 신경망 내에서 기능을 유지하기 위해 많은 양의 에너지를 필요로 하고, 노화에 따라 나타나는 미토콘드리아의 기능 저하와 손상된 미토콘드리아의 증가는 신경세포사멸 및 뇌손상을 촉진해 장기간에 걸친 기억 손상과 운동조절 기능 이상과 같은 증상이 나타나는 알츠하이머병이나 파킨슨병으로 발전하게 된다.

연구팀은 파킨슨병 및 알츠하이머병의 초파리 동물모델에서 소포체와 미토콘드리아의 접촉면이 증가됐고, 이로 인해 미토콘드리아 내로 과도한 칼슘이 흡수돼 신경세포 사멸이 유도되는 것을 확인했다. 이때 미토콘드리아에 존재하는 Miro 단백질과 다양한 칼슘이동채널 단백질이 관여하는 것을 규명했다.

또 파킨슨병의 원인유전자인 PINK1 돌연변이 초파리에서 미토콘드리아 칼슘채널을 억제하는 화합물을 처리할 때, 신경세포사멸이 지연되는 것도 확인했다.

알츠하이머병 초파리 모델에서도 과도한 미토콘드리아 칼슘 흡수를 억제할 때 표현형이 회복되는 것을 확인했고, 신경퇴행성질환에서 공통적으로 나타나는 미토콘드리아와 소포체 간의 접촉면을 증가와 과도한 미토콘드리아 칼슘 흡수를 억제할 경우, 알츠하이머와 파킨슨병에서 나타나는 신경세포기능 이상을 회복시킬 수 있을 것이 확인됐다.

이규선 박사는 “이번 연구 성과는 신경퇴행성질환을 효과적으로 치료하기 위해서는 미토콘드리아의 칼슘 항상성을 조절하는 것이 중요하다는 사실을 밝힌 것”이라고 말했다.

이어 “세포소기관의 상호작용과 미토콘드리아 칼슘 조절에 연관된 다양한 칼슘 조절 인자들을 동시에 표적으로 하는 신약 개발은 효율적인 신경퇴행성질환의 치료제뿐만 아니라 암, 염증 질한, 대사질환 및 노인성 관련 질환 등의 치료제 개발에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
이해미 기자 ham7239@