김영수 교수팀, 치매 조기 진단을 위한 형광 물질 개발

치매 유발 독성 단백질인 ‘아밀로이드 베타’ 저분자 응집체와 특이적으로 결합하는 형광 물질

동물 모델 및 환자 뇌척수액을 이용해 알츠하이머병 조기 진단 가능성 확인

[사진. (왼쪽부터) 김영수 교수, 김경환 석박사통합과정생]

약학대학 약학과 김영수 교수 연구팀은 고려대 화학과 김종승 교수(차세대분자테라노시스연구단 단장), 조선대 의생명과학과 이건호 교수(가드코호트연구단 단장)와의 공동 연구를 통해 치매 유발 독성 단백질인 아밀로이드 베타(amyloid-β) 응집체(oligomer)를 측정할 수 있는 새로운 형광 물질을 개발했다. 

알츠하이머병은 세계적으로 가장 흔한 노인성 뇌질환으로, 치매 환자의 70% 이상이 여기에 속한다. 알츠하이머병은 65세 이상 노인에게 주로 발병하고 기억력과 인지력 저하 증세를 보이는 것이 주요 특징이며, 시간이 경과함에 따라 점차 악화돼 끝내 사망에 이르는 무서운 질병이다.

알츠하이머병의 발병 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았으나, ‘아밀로이드 베타’로 불리는 독성 단백질이 뇌에 축적되면서 신경 염증을 유발해 뇌세포를 죽이는 것으로 알려져 있다. 아밀로이드 베타는 증상이 발현되기 20년 전부터 쌓이기 시작하고, 이를 조기에 발견해 제거하는 방안이 유력한 알츠하이머병의 치료법으로 여겨지고 있다.

치매 조기 예측을 통한 선제적 예방 치료가 실현되기 위해서는 증상이 없거나 뚜렷하지 않는 질병 초기 단계에서 뇌 속에 침착되고 있는 아밀로이드 베타를 탐지해 내야만 한다. 하지만 현재로서는 뇌 속에 쌓여 있는 아밀로이드 베타를 측정할 수 있는 기술은 양전자 단층 촬영(PET) 검사가 유일하고, 이마저도 비용적, 시간적 측면에서 대규모 적용이 어렵다. 따라서 치매 고위험군에 속하는 60대 이상의 일반인을 대상으로 대규모 신속 검사가 가능한 저가의 범용 기술이 개발되지 않는 한 치매 조기 예측을 통한 치매 예방은 현실적으로 불가능에 가깝다.

김영수 교수 연구팀은 이러한 현실적 한계를 극복하기 위해 뇌 속에서 아밀로이드 베타 응집체와 직접 결합해 형광빛을 발하는 물질을 이용해 범용적인 치매 예측 진단 기술을 개발하는 데 연구력을 집중해 왔다. 연구팀은 개발된 화합물을 알츠하이머병이 유도된 생쥐 모델에 투여해 뇌 속에 축적된 아밀로이드 베타를 형광으로 확인했다. 또한, 알츠하이머병 환자의 뇌척수액에서도 아밀로이드 베타 응집체의 농도를 정확히 측정해 낼 수 있음을 입증했다.

이번 연구 결과는 아밀로이드 베타 저분자 응집체와의 결합을 통해 병인 단백질 여부를 질병 초기부터 확인함으로써 알츠하이머병의 조기 진단으로 이어질 수 있어, 치매 조기 예측을 통한 선제적 예방 치료의 단초를 마련할 것으로 기대된다.

본 연구는 중견연구자지원사업, 리더연구지원자지원사업, 한국뇌연구원 서남권협력사업 등 과기정통부의 지원을 받아 추진됐으며, 연구 결과는 국제 저명 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 16.6)’에 2월 2일 게재됐다. 우리 대학교 김경환 석박사통합과정생, 고려대 안주성 박사과정생이 주저자로, 김영수 교수, 고려대 김종승 교수, 조선대 이건호 교수가 교신저자로 참여했다.

논문정보

● 논문제목: Early onset diagnosis in Alzheimer’s disease patients via amyloid-β oligomers-sensing probe in cerebrospinal fluid

● 논문주소: https://doi.org/10.1038/s41467-024-44818-x