국내 연구진이 골수줄기세포를 이용하여 '소아형 알츠하이머병'으로 알려진 C형 니만피크 (Niemann-Pick)병에서 Vascular endothelial growth factor (VEGF)/Sphingosine kinase (SphK)와 연관된 새로운 병인기전을 밝혔다. 이번 연구결과는 니만피크병의 진단 및 치료・예방을 위한 약물 개발의 새로운 표적이 될 것으로 기대된다.

VEGF는 혈관내피세포생장인자로서 혈관, 림프관의 발생과 항상성 유지에 주로 관여하며, SphK 효소활성에도 영향을 미친다고 알려져 있다. SphK는 스핑고지질 대사 효소 중 하나로서 sphingosine (스핑고신)을 Sphingosine-1-phosphate (S1P; 스핑고신-1-포스페이트)라는 생리활성지질로 전환하는 효소다.

경북대학교 진희경 교수와 배재성 교수가 주도한 이번 연구는 미래창조과학부의 바이오‧의료기술개발사업의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 국제 저명 학술지인 Nature Communications에 11월 24일자 온라인판에 게재되었다.

C형 니만피크병은 지질 대사 장애로 인해 세포에 스핑고지질과 콜레스테롤이 축적되어 기억·지능장애 등의 각종 신경장애를 일으키는 유전병으로 현재까지 왜 지질의 축적이 발생하는지 그 정확한 원인은 밝혀지지 않았다.

연구팀은 정상인에 비해 C형 니만피크병 환자의 피부세포와 동물모델의 신경세포에서 스핑고지질 효소인 SphK가 감소된 것을 발견해 연구를 진행하였고, 이는 골수줄기세포를 통해 VEGF에 의한 것임을 확인하였다. 또한 이러한 VEGF/SphK 활성 감소에 의한 스핑고지질의 축적은 비정상적인 자가포식작용을 일으킨다는 것을 밝혔다.

즉 C형 니만피크병에서 스핑고지질이 축적된다는 것은 이미 알려져 있었으나 그 원인을 명확히 밝히지 못한 상태에서 연구팀은 세포에서 감소된 VEGF가 SphK 활성 감소를 통해 스핑고지질의 축적을 일으킨다는 사실을 확인하였다.

또한 C형 니만피크병 환자의 섬유아세포를 이용하여 유도만능줄기세포 (induced pluripotent stem cell, iPSC) 유래 신경세포 제작에 성공하여 환자 신경세포를 재구현 함으로써 정상인의 신경세포에 비해 VEGF 발현 및 SphK 효소 활성이 감소되어 있는 현상을 확인하였고, VEGF를 통한 SphK 효소의 활성 조절이 신경세포 손상을 억제한다는 사실을 밝혀냈다.

이번 연구는 C형 니만피크병에서 VEGF/SphK 활성 감소에 의한 비정상적인 스핑고지질 대사 기전을 명확하게 규명하였으며, VEGF/SphK 활성 조절을 통하여 C형 니만피크병을 위한 새로운 치료법 개발의 초석을 마련한데 의의가 있다.

진희경 교수는 “이번 연구는 골수줄기세포를 이용하여 그동안 원인이 불분명했던 희귀유전병의 발병원인을 밝히고 특히 유도만능줄기세포 유래 환자신경세포에서 기전 검증을 수행함으로써 향후 임상 적용 가능한 치료법 개발을 위한 새로운 표적을 제시하는 연구이다”라고 연구의의를 밝혔다.