알츠하이머병 백신과 치료제 곧 개발될까?

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알츠하이머병 백신과 치료제 곧 개발될까?
영국과 독일 연구팀 동물실험 성공, 상업화 파트너 탐색

2021.11.18 09:00 김병희 기자

알츠하이머병을 치료하고 예방접종을 할 수 있는 새로운 유망한 방법이 영국과 독일 과학자 팀에 의해 개발됐다.

영국 레스터(Leicester)대와 독일 괴팅겐대 의료원 및 영국 자선 의학연구단체 라이프아크(LifeArc) 연구팀은, 항체 기반 치료제와 단백질 기반 백신을 만들어 이를 생쥐 모델에 적용한 결과 증상을 감소시켰다고 ‘분자 정신의학(Molecular Psychiatry)’ 15일 자에 발표했다.

이번에 개발된 항체와 백신은 일반적으로 알츠하이머병과 관련된 것으로 알려진 뇌에 쌓인 플라크의 아밀로이드 베타 단백질에 초점을 맞추지 않고, 독성이 높은 것으로 생각되는 다른 용해성 단백질을 타겟으로 했다.

알츠하이머병 치료제와 백신이 개발돼 동물실험에서 유망한 결과를 보였다는 연구가 나왔다. 위 그림은 정상인의 뇌와 알츠하이머 환자의 뇌 부위 비교. © WikiCommons / Garrondo

새로운 접근방식으로 항체 확인

아밀로이드 베타 단백질은 용액에서 자연적으로 매우 유연하고 끈과 같은 분자로 존재한다. 알츠하이머병에서는 이런 끈 모양의 분자들 상당수가 짧아지거나 끝이 잘린 절단 형태가 되며(truncated), 일부 과학자들은 이런 형태가 알츠하이머병 발생과 진행의 핵심으로 생각하고 있다.

괴팅겐대 의료원 토마스 베이어(Thomas Bayer) 교수는 “임상시험에서 뇌의 아밀로이드 플라크를 용해시키는 어떤 잠재적인 치료법도 알츠하이머 증상을 줄이는데 그리 큰 성공을 거두지 못했으며 일부 사례에서는 부작용까지 나타났다”고 말하고, “우리는 다른 접근방식을 택해 실험용 생쥐에서 절단된 용해성 아밀로이드 베타를 중화시키면서 정상적인 형태의 단백질이나 플라크에는 결합하지 않는 항체를 확인했다”고 밝혔다.

라이프아크의 프리티 바크라니아(Preeti Bakrania) 박사팀은 이 항체를 조정해 인체 면역계가 이를 이물질로 인식하지 않고 받아들일 수 있도록 했다.

레스터대 연구그룹은 TAP01_04로 명명된 이 ‘인간화된(humanised)’ 항체가 절단된 형태의 아밀로이드 베타와 결합하는 방법과 위치를 조사하고는 놀랐다고 말했다. 이들은 아밀로이드 베타 단백질이 머리핀 모양의 구조로 접혀 있는 모습을 보았다.

효소가 APP(아밀로이드-베타 전구체 단백질)에 작용해 조각으로 잘라지는 모습. 아밀로이드 베타 단편들은 알츠하이머병 발생과 진행의 핵심으로 생각되고 있다. © WikiCommons / ADEAR

가공된 아밀로이드 베타를 백신으로 활용

레스터대 구조 및 화학생물학 연구소 마크 카(Mark Carr) 교수는 “이런 구조는 이전에 아밀로이드 베타에서는 볼 수 없었다”며, “이런 명확한 구조를 발견함으로써 연구팀은 단백질의 이 영역을 가공해 머리핀 모양을 안정화시키고 동일한 방식으로 항체에 결합할 수 있도록 했다”고 밝혔다. 그는 “우리 아이디어는 이 가공된 형태의 아밀로이드 베타가 백신으로 활용돼 사람의 면역체계가 TAP01_04 유형의 항체 생성을 촉발하도록 하는 것”이라고 덧붙였다.

연구팀이 생쥐를 대상으로 가공된 아밀로이드 베타 단백질을 테스트한 결과, 이 ‘백신’을 투여받은 생쥐는 TAP01 유형의 항체를 생성한다는 사실을 확인했다. 이어 괴팅겐대 그룹은 알츠하이머병의 두 가지 다른 생쥐 모델에서 ‘인간화된’ 항체와 TAPAS라고 명명한 가공된 아밀로이드 베타 백신을 모두 테스트했다.

연구팀은 사람에게서 알츠하이머병을 진단하는데 사용되는 방법과 유사한 영상 기술을 기반으로, 항체와 백신 모두 뉴런 기능을 회복하고 뇌의 포도당 대사를 증가시키며 기억 상실을 회복하는 한편, 직접적인 목표는 아니었으나 아밀로이드 베타 플라크 형성도 감소시키는데 도움을 준다는 사실을 발견했다.

‘분자 정신의학’(Molecular Psychiatry) 11월 15일 자에 실린 논문. © SPRINGER NATURE / Molecular Psychiatry

기억 상실 회복, 아밀로이드 베타 플라크 형성도 감소시켜

라이프아크의 바크라니아 박사는 “TAP01_04 인간화 항체와 TAPAS 백신은 다른 형태의 단백질을 표적으로 하기 때문에 이전에 임상시험을 거친 알츠하이머 항체나 백신과는 매우 다르다”고 설명하고, “이런 점을 볼 때 이번에 개발된 항체와 백신은 실제로 매우 유망한 치료제가 될 것으로 생각된다”고 밝혔다.

그는 “지금까지의 결과는 매우 가슴 설레는 것으로 연구팀의 과학적 전문성을 나타내는 증거이기도 하다’며, “치료가 성공한다면 많은 환자들의 삶을 바꾸게 될 것”이라고 전망했다.

마크 카 교수는 “이번 연구가 아직은 초기 단계지만 연구 결과들이 인체 임상시험에서 그대로 재현된다면 혁신적인 일이 될 것”이라고 강조했다.

일단 증상이 감지되면 알츠하이머병을 치료할 수 있을 뿐만 아니라, 증상이 나타나기 전에 예방 접종을 할 수 있는 가능성을 열어준다는 것이다. 또한 연구팀은 현재 치료 항체와 백신으로 임상시험을 진행할 수 있는 상업적 파트너를 찾고 있다.

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