헌팅턴질환, 약물치료 가능한 시대 “눈앞”
POSTECH, 약물전달기술 이용한 퇴행성 신경질환 치료제 개발

알츠하이머, 파킨슨, 루게릭병과 더불어 대표적인 퇴행성 뇌신경질환으로 10만명당 5~10명, 서양국가에서는 1만명당 1명 정도의 높은 발병률을 보이고 있는 헌팅턴질환(Huntington’s disease)은 현재 치료제가 전무한 질환으로 잘 알려져 있다.

이 같은 헌팅턴질환의 치료제가 국내 연구팀의 연구를 통해 개발됐다. 

POSTECH(포항공과대학교) 화학과 정성기․생명과학과 김경태 교수팀은 자연에 존재하는 이당류, 트리할로즈와 약물전달체기술*1를 이용, ‘혈-뇌장벽(Blood-brain barrier)’*2을 통과 가능케 함으로써 직접 헌팅턴질환을 일으키는 단백질 응집체를 제거하는 약물치료제를 개발했다고 밝혔다.

영국 왕립화학회가 발간하는 세계적 권위지 ‘메디시널케미스트리커뮤니케이션(Medicinal Chemistry Communications)’지 2월호 표지논문으로 발표된 이 연구 성과는 지금까지 ‘약물치료’가 불가능하다고 여겨지던 헌팅턴질환의 치료에 새로운 전기를 마련할 것으로 기대된다.

연구팀은 이미 헌팅턴질환 완화에 효과가 있을 것으로 추정되었지만 ‘혈-뇌장벽’ 때문에 뇌조직으로 전달되기 어려워 치료제로 사용되지 못하는 트리할로즈(Trehalose)*3란 약물에 주목했다.

정성기 교수팀은 독자적으로 개발한 약물전달기술을 이용, 혈-뇌장벽을 통과할 수 있는 트리할로즈 유도체 TR-066을 설계, 합성했고, 이를 김경태 교수팀이 헌팅턴질환을 가진 생쥐에 투여했다.

그 결과, 이 약물이 헌팅턴질환을 유발하는 단백질 응집체(Huntingtin aggregates)를 효과적으로 제거해 증세가 호전되고 수명 역시 연장되는 것이 확인됐다.

퇴행성 뇌신경질환의 치료에는 파킨슨질환과 같은 경우 도파민이라는 신경전달물질의 양을 조절해 간접적으로 증상을 완화시키는 방법이 이용되고 있으며, 치료약이 전무한 알츠하이머나 헌팅턴질환 같은 경우에는 줄기세포를 이용한 새로운 치료법 개발에 많은 관심이 맞춰지고 있다. 이러한 가운데, 연구팀은 뇌신경세포를 사멸시키는 독성단백질 응집체를 제거하는 방법을 개발, 헌팅턴질환의 치료효과를 얻을 수 있었다. 

이 연구 성과는 퇴행성 뇌신경질환 치료에 혈-뇌장벽이라는 매우 어려운 장애물을 극복할 수 있는 새로운 약물전달기술을 활용해 치료효과를 얻었다는데 큰 의의가 있으며, 이 기술은 헌팅턴질환 뿐만 아니라 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 다른 퇴행성 뇌신경질환의 치료에도 응용될 수 있을 것으로 전망되고 있다.

이번 연구는 교육과학기술부 21세기 프론티어연구개발 및 우수유망기술도약지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

1. 약물전달체 (Drug delivery vector)
높은 생리활성을 가진 대부분의 분자량이 높은 대부분의 유기질약물 (분자량>300)이나 단백질약물, 핵산 등은 혈-뇌장벽 (Blood-Brain Barrier)을 잘 통과할 수 없기 때문에 뇌질환 치료제로서 개발되기 어렵다는 사실이 잘 알려져 있다. 때문에 이를 극복할 수 있는 새로운 약물 전달방법은 뇌질환 치료제의 개발에서 가장 심각하고 절실한 문제로 대두되고 있다. 포항공대에서 개발한 ‘vector-mediated delivery’가 이 문제를 해결하는 유력한 방법으로 대두되고 있다.

2. 혈-뇌 장벽 (Blood-brain barrier, BBB)
뇌조직과 뇌모세혈관 사이에 있는 일종의 보호장치로서 분자 (예컨대 치료약물) 투과성이 매우 낮은 특수한 세포막 구조를 갖고 있으며, 이를 혈-뇌장벽 (BBB)이라고 부른다. 혈-뇌장벽 때문에 대부분의 화합물들 (알려진 모든 약물의 98%, 단백질, 핵산 등 고분자의 100%)은 혈관으로부터 뇌신경계로의 유입이 차단된다.

3. 트리할로즈 (Trehalose)
자연에 존재하는 이당류이며, 단백질이 응집하는 현상을 저해하거나 응집체를 제거하는 자가소화작용 (autophagy)의 활성화에 기여할 수 있어서, 특정의 퇴행성 뇌질환 치료에 효과를 보이는 것으로 알려져 있다.