파킨슨병 “태어날 때부터 신경 세포 손상 가능성 높다”
영향을 받는 사람들의 10%는 특징적인 증상이 21세에서 50세 사이에 처음 나타난다.

조기에 시작되는 파킨슨병의 경우 도파민을 생성하는 신경 세포가 아마도 태어날 때 손상을 입었을 것이다. 영향을 받은 환자로 부터 줄기세포를 이용한 실험에서 이것이 제기됐.
따라서 이 세포에서 발생하는 뉴런은 처음부터 오작동한다. 이전에 알려지지 않은 유전적 영향 인자가 이 형태의 질병에 관여하고 있음을 시사한다. 

▲ 파킨슨병은 뇌의 도파민 생성 뉴런이 기능을 잃고 죽는다.

파킨슨병은 알츠하이머 다음으로 가장 흔한 신경 퇴행성 질환이다.
이 질환은 뇌에서 도파민을 생성하는 신경 세포의 점진적인 감소를 특징으로 한다.
중요한 뉴런 메신저로서 도파민은 근육으로의 신호 전달을 제어하기 때문에 무엇보다 그 손실은 운동성 장애를 유발한다. 손이 떨리고 뻣뻣한 근육과 둔화되는 운동성이 파킨슨병의 전형적인 징후다.

대부분의 파킨슨병 환자에게 이 질병은 60세 이후에 나타난다.
그러나 영향을 받는 사람들의 10%는 특징적인 증상이 21세에서 50세 사이에 처음 나타난다.
로스앤젤레스에 있는 체다-시나이 의료센터(Cedars-Sinai Medical Center)의 미셀 태글리아티(Michele Tagliati)는 ”파킨슨병의 사례는 특히 삶의 전성기에 나타나기 때문에 가슴 아픈 일이다.”고 말한다.

배아 세포

의사와 첫 번째 저자 알렉산더 라페를레(Alexander Laperle) 주변의 동료들은 이 초기 형태의 파킨슨병에 전념했다. 지금까지 원인에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 젊은 환자 중 일부는 드문 유전성 질환으로 고통받고 있다. 그러나, 영향을 받는 사람들 대부분은 파킨슨병의 가족력이 없거나 게놈에서 위험 돌연변이를 알고 있지도 않다고 연구진은 설명했다.

파킨슨병의 초기 발달 배경에 대해 더 알아보기 위해 과학자들은 30-39세 사이 세 명의 환자로부터 혈액 세포를 채취했다. 질병에 대한 가족 및 유전적 소인은 없었다. 그런 다음 특수 공정을 사용해 이들 세포를 유도 다분화능(多分化能) 줄기세포로 전환했다. 세포는 다시 배아 단계에서와 같은 상태에 있었고 다른 조직으로 발전 할 수 있었다. 

▲ dimethoxyphenethylamine 도파민 분자

"과거로의 창"

다음 단계에서, 연구팀은 어린 환자들로부터 얻은 줄기세포가 스스로 도파민을 생성하는 뉴런으로 분화하도록 촉진했다. 라페를레(Laperle)의 동료 클리브 스벤드센(Clive Svendsen)은 "이 기술은 과거로의 창을 열어 도파민 신경 세포가 환자의 삶의 시작 부분에서 어떻게 보이고 작동했는지를 보여준다."라고 설명한다.

결정적인 것은 대부분의 후성 유전적 변형이 재프로그래밍 과정에서 삭제된다.
뉴런에서 병리학적 변화가 발생하면 환자의 유전자 구성으로 인해 발생할 것이며 과학자가 강조하는 것처럼 이것이 질병의 첫 단계를 나타낸다.

비정상적인 뉴런

실제로 파킨슨 환자의 세포에서 얻은 신경 세포는 비정상적인 특성을 가지고 있음이 밝혀졌다. 건강한 통제 대상의 뉴런과 달리, 그들은 특히 알파-시누 클레인 단백질의 침전물을 축적했다. 이러한 유해한 단백질 침전물이 파킨슨병에서 중요한 역할을 한다는 사실은 오래 전부터 입증되었다.

그 밖에도 연구원들은 세포 재활용 공장으로 알려진 리소좀의 오작동을 확인했다.
이들은 일반적으로 유해하거나 더이상 필요하지 않은 물질의 분해 및 폐기에 책임이 있다.
연구팀에 따르면 그들의 결함은 알파 시누-클레인의 축적을 촉진할 수 있다고 한다.
또 다른 이상은 환자의 도파민 뉴런이 효소 단백질 키나제 C의 활성 버전의 농도를 높였지만이 효소가 파킨슨병과 어떤 관련이 있는지는 여전히 불분명하다.

출생부터 손상

결국, 이것은 파킨슨병의 초기 발병으로 도파민을 생성하는 신경 세포가 아마도 태어났을 때 손상될 수 있음을 보여준다. "이것은 이전에 산발적인 형태의 질병의 발달에 기여하는, 이전에 알려지지 않은 다른 유전적 요인이 있음을 암시 한다"고 과학자들은 말했다.

영향을 받는 환자는 어린 시절부터 왔으며 처음에는 도파민 뉴런의 치명적인 발달에 주목하지 못했습니다. “이 모델에서 초기 파킨슨병의 첫 징후를 볼 수 있다. 20-30년이 지나면 전형적인 증상이 나타난다”라고 스벤드센은 말한다.

가능한 치료법?

이 질병의 초기 발병에 대해 무엇을 할 수 있을까?
치료 방법을 찾기 위해 연구자들은 리소좀의 기능을 회복시키는 물질을 포함해 다른 활성 물질이 병리학적으로 변경된 뇌 신경 세포에 어떤 영향을 미치는지 테스트했다.

유망한 결과는 피부암의 전구체에 대한 치료제로 이미 승인된 PEP005 라는 약물은 페트리 접시의 세포 배양 및 마우스 실험에서 효과적이었다. 라페를레(Laperle)와 그의 동료들이 보고 한 바와 같이, 이 물질의 투여는 알파-시누 클레인 침착물의 양과 활성화된 단백질 키나아제의 양을 감소시켰다.

치료에 대한 희망

과학자들은 이제 초기 파킨슨병의 특징과 미래 잠재적 치료법에 대해 더 자세히 알고자 한다. 무엇보다도, 현재 젤로 사용할 수 있는 PEP005를 어떻게 안전하고 쉽게 뇌로 가져올 수 있는지에 대한 연구를 계획하고 있다.
태글리아티(Tagliati)는 “이 연구는 언젠가 우리가 이 질병 변종을 조기에 인식하고 치료할 수 있기를 희망한다.”고 말을 맺었다.
Nature Medicine, 2020; doi : 10.1038 / s41591-019-0739-1
출처 : Cedars-Sinai Medical Center

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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