차병원그룹 줄기세포연구소 송지환 교수팀이 헌팅턴병(Huntington's Disease)이 유전적인 결함을 가진 헌팅틴 단백질이 해당세포에서만 머물지 않고 주변세포로 방출된 후 결국 뇌 전체로 퍼져 병을 일으킬 수 있다는 새로운 발병기전을 밝혀냈다.
이는 유전질환으로 유전적인 결함을 가진 헌팅틴 단백질을 발현하는 세포에만 병이 생긴다는 기존 이론을 뒤집은 것이다.
해당 논문은 병리학 분야에서의 최고 수준의 학술지인 Acta Neuropathologica(IF: 10.762) 온라인판 최신호에 게재됐다.
헌팅턴병은 부모로부터 유전되며, 염색체 4번에 위치한 헌팅틴(huntingtin) 유전자의 CAG 염기서열이 과도하게 반복돼 이로 인해 형성된 헌팅틴 단백질이 비정상적으로 응집되어 발생하는 대표적인 퇴행성 신경질환으로 알려져 있으며, 아직 정확한 발병기전은 밝혀지지 않았다.
보통 35세에서 44세 사이에 발병하고, 15~20년 내에 사망에 이르게 되는데 무도병(몸이 자신의 의지와는 관계없이 흐느적거리듯 움직이는 증상)과 우울증, 치매 등의 대표적인 증상을 나타낸다. 10만 명 당 5~10명 정도의 빈도로 발병하는 것으로 알려져 있지만 현재 치료제는 전무한 실정이다.
송지환 교수팀은 헌팅턴병이 걸린 환자의 피부세포 또는 이로부터 유래한 유도만능줄기세포(iPSC)를 새로 태어난 마우스의 뇌실에 이식했고, 이식 후 30주가 경과되는 시점부터 최초 이식했던 환자유래의 세포는 사라졌지만 이에 반해 유전적 결함을 가진 헌팅틴 단백질은 그대로 남아 이식된 마우스의 뇌 조직으로 전파되는 것을 관찰했다.
또 환자유래의 세포를 이식한 마우스의 경우 운동, 정서, 인지 기능의 장애와 같은 헌팅턴병 증세가 나타났고, 조직학적 분석 결과 또한 헌팅턴병 환자가 갖는 병리학적 소견과 일치하는 양상을 나타냈다고 밝혔다.
송지환 교수팀은 이번 연구 결과를 통해, 헌팅턴병은 유전질환으로서 유전적인 결함이 있는 헌팅틴 단백질을 발현하는 세포에만 병이 생긴다는 기존 이론을 뒤집고 마치 '프리온(prion)' 단백질처럼 결함을 갖는 단백질이 해당세포에서만 머물지 않고 주변 신경세포로 방출된 후 결국 뇌조직 전체로 퍼져 병을 일으킬 수 있다는 새로운 병리기전을 밝혀낸 것이다.
또 헌팅턴병을 갖는 세포로부터 분비되는 나노 단위의 입자인 세포외소포(extracellular vesicles; exosome)가 결함 단백질의 전파에 중요한 매개체 역할을 담당한다는 새로운 사실도 찾아 냈다.
송지환 교수는 “이번 연구 결과는 헌팅턴병의 발병 및 병의 진행과 관련된 기전 연구에 중요한 단서를 제공해 줄 수 있으며, 이를 토대로 헌팅턴병을 포함한 퇴행성 신경질환 전반에 걸친 치료법 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.
한편 이번 연구는 교육과학기술부, 미래창조과학부, 보건복지부 및 농촌진흥청의 연구개발사업의 지원으로 진행됐으며, 캐나다의 라발 대학교의 프란체스카 치케티 교수팀이 공동으로 참여했다.
현재 송지환 교수 연구팀은 헌팅턴병의 발병기전 연구 이외에도 줄기세포를 이용한 새로운 치료법 개발 및 신약개발 관련 연구를 활발히 진행 중이다.
