​경상대 김명옥 교수팀, 알츠하이머 치료 천연단백물질 작용 메커니즘 첫 규명

오스모틴에 의한 아밀로이드 베타 축적 감소. 고령화 된(12개월, 16개월= 치매의 중증환자, 약 인간의 65-80세) 알츠하이머 생쥐모델(APP/PS1)에 오스모틴을 투여하면 아밀로이드 베타 축적이 현저히 감소시키는 것으로 확인됐다. [사진=경상대]

아주경제 이채열 기자 =경상대 연구팀이 천연단백물질 ‘오스모틴’(Osmotin)이 알츠하이머 치료에 탁월한 효과가 있음을 세계 최초로 규명함과 동시에 치매 치료를 위한 새로운 원천 기술 확보에 성공했다.

국립 경상대학교(GNUㆍ총장 직무대리 정병훈) 자연과학대학 생명과학부 김명옥 교수팀은 식물에서 분리한 천연단백물질 오스모틴이 알츠하이머 치료에 탁월한 효과가 있음을 세계 최초로 규명했으며 또한 치매 치료제로서 원천기술 개발뿐만 아니라 상용화 성공 가능성을 제시했다고 11일 밝혔다.

김명옥 교수팀은 식물이 스트레스를 받으면 축적되는 단백질로 뇌신경 세포 퇴화를 억제하는 것으로 알려진 ‘오스모틴’이 알츠하이머 원인물질인 아밀로이드 베타(Aβ)를 감소시키고 인지기능을 회복시킨다는 것을 동물실험으로 확인했다고 밝혔다.

이번 연구결과는 정신의학ㆍ신경과학ㆍ세포생물학 분야의 세계적 권위지인 『분자 정신의학』(몰레큘러 싸이카이어트리, Molecular Psychiatry, 인용지수 15.147, JCR 상위 0.7%) 온라인에 3월 22일 게재되었으며, 5월 중 표지논문으로 게재될 예정이다. (논문명: Novel osmotin inhibits SREBP2 via the AdipoR1/AMPK/SIRT1 pathway to improve Alzheimer’s disease neuropathological deficits)

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김명옥 교수팀은 미래창조과학부(장관 최양희)와 한국연구재단(이사장 정민근)이 추진하는 ‘미래유망융합기술 파이오니어사업’의 지원을 통하여 연구를 진행하였으며 이번 연구에는 경상대 응용생명과학부 박사후 연구원인 샤히드 알리샤 박사와 경상대 응용생명과학부 석박사통합과정 윤광호 씨가 공동제1저자로 참여헸다.

경상대학교자연과학대학 생명과학부 김명옥 교수. [사진=경상대학교]

김명옥 교수에 따르면, 치매는 신경세포 사이의 아밀로이드 베타(Aβ) 축적, 신경 세포 내의 세포골격단백질의 경화, 인지기능의 감퇴라는 세 가지 특징이 나타난다. 이 세 가지 특징을 감소시키거나 억제시키는 약물들의 개발이 이뤄지고 있지만 주로 합성 화합물로 이루어져 있어 부작용이 나타나는 경향이 크고, 결과적으로 치매의 증상을 완화시키는 정도에 머무를 뿐 치료제로서 효율은 크게 좋지 않았다.

치매는 신경세포 내에서 여러 기전이 복잡하게 얽혀 있다. 따라서, 뇌세포 사멸억제, p-tau, 아밀로이드 플라그 생성 등을 억제, 시냅스를 증진시키는 약물ㆍ물질로서 치매치료 및 개선에 부작용이 없는 천연물질이 가장 적합한데, 아직까지 치매를 근본적으로 치료할 수 있는 치료 약물 또는 물질은 개발되지 않고 있다.

연구팀은 기존 연구와 차별화한 전략으로 치매의 근본적인 치료 방법이 될 수 있다는 가설로 그 하위 신호 경로인 AMPK, SIRT1 및 SREBP2와 같은 단백질들의 활성을 조절 했고, 이를 통해 아밀로이드 베타 축적을 감소시켰고, 인지기능을 향상시켰다.(* AMPK: 당과 지질대사에 관여하는 핵심 인산화 효소, SIRT1: 대사 조절에 관여하는 단백질, SREBP2: 콜레스테롤의 합성에 관여하는 단백질)

또한 SREBP2 발현의 현저한 증가로 치매 특징인 아밀로이드 베타 생성이 늘어나는 것을 확인함으로써, 치매의 발병과 관련이 있다는 것을 규명했다.

본 물질은 동물세포가 가진 구조와 흡사한 점이 많아 인체에 부작용이 적고 혈액-뇌 장벽 통과가 용이하여 뇌신경세포 퇴행에서 유래되는 치매 및 대사질환 치료에 효과적으로 개선할 수 있는 가능성을 가지고 있다.

대부분 합성 물질 등을 이용한 치매치료제는 부작용이 심하고 복용을 중단할 경우 증상이 심해지는 등 근본적인 치료물질은 아니고 치료효과를 증명하기가 어려운 단점이 있었다.

이번 연구는 천연단백물질을 이용하여 치매치료 및 대사질환 등에 활용하려는 것으로 인체 흡수를 위한 펩타이드 형태로 제작하고, 그 기작을 증명하여 치매치료물질로서 활용할 수 있음을 제시했다.

지금까지 치매치료에 뚜렷한 약물이 개발되지 않고 있는 상황에서 본 연구는 기초연구를 원천연구로 발전시켜 특허확보와 논문발간 등 원천기술이 상용화로 연계될 수 있는 파이프라인을 구축하는 성과를 도출했다. 연구팀은 이 연구 성과에 대해 미국과 국내에 특허 3건을 등록하고 국제특허 5건을 출원 중이라며 연구성과 중 일부 치매치료제 개발에 대해서는 국내 기업에 기술을 이전해 상용화를 추진 중이라고 밝혔다.

김명옥 교수는 “이번 연구는 알츠하이머 병 및 퇴행성 뇌질환의 근본적인 발병 원인을 규명할 수 있는 시발점을 제공해 줄 뿐만 아니라 치료의 한계점을 해결해 줄 수 있는 밑바탕이 될 것으로 기대된다.”라고 연구의 의의를 설명했다.

김명옥 교수는 또한 “기존 합성 신약과 다르게 식물에서 분리한 천연단백질인 오스모틴이 치매 치료제로서 상용화 가능하다는 것을 암시하는 것이며, 본 연구는 논문으로 끝나지 않고 기초연구를 토대로 원천기술-상용화로 성과를 창출함으로써 창조경제에 크게 기여한 대표적 연구개발 성과라 자부한다.”고 강조했다.