뇌 난치병 치료 '로렌조' 오일…실마리 찾았다

김동욱 연세대 교수팀 밝혀내

▲김동욱 교수 연구팀이 부신백질이영양증 환자의 iPS 세포와 정상인iPS 세포 비교 분석을 통해 염증 유발 인자인 25-hydroxycholesterol(25-HC)을 찾아냈다.[사진제공=연세대]

[아시아경제 정종오 기자] 이른바 '로렌조' 질환에 대한 실마리가 풀렸다. 1992년에 개봉됐던 영화 '로렌조 오일(Lorenzo's Oil)'은 난치병에 걸린 아들, 로렌조를 살리기 위해 온갖 시련과 도전에 나선 부부의 이야기를 담았다.

영화 '로렌조 오일'에서 로렌조에 발생했던 난치병은 전문 용어로 '부신백질이영양증(adrenoleukodystrophy)'이었다. 이 질환은 뇌에 염증이 생기면서 결국 뇌 세포가 죽고 사망에 이르는 치명적 병으로 알려져 있다. 이 질환에 걸리면 뇌염증으로 60%가 사망한다.

김동욱 연세대 의과대학 교수팀이 '로렌조' 병에 대한 원인을 규명했다. 환자유래 iPS세포(역분화 줄기세포)로 질병 원인을 밝혀낸 것이다. 그 원인으로 긴사슬 지방산(Very Long Chain Fatty Acids)이 퍼옥시좀으로 수송돼 분해되지 못하고 세포에 쌓이고 뇌의 염증 유발을 하는 것으로 파악됐다.

세포에 축적된 긴사슬 지방산이 어떻게 뇌 염증을 유발하는지, 뇌염증 유발기전이 규명되지 않았다. 이 때문에 뚜렷한 치료제가 없고 동물모델도 없어 질병 연구에 한계로 작용해 왔다. 김동욱 교수팀은 환자로부터 처음으로 역분화 줄기세포를 만들었다. 이 역분화 줄기세포가 긴사슬 지방산을 축적함으로써 이 질병의 병리현상을 그대로 유지하고 있다는 것을 파악했다. 역분화줄기세포가 이 질병에 대한 인간 세포모델로 사용 가능하다는 것을 의미한다.

환자 유래 세포를 정상인의 역분화줄기세포와 비교했을 때 25-hydroxycholesterol (25-HC)를 생산하는 유전자의 발현이 높다는 것을 알아냈다. 뇌 염증의 직접 원인 물질이 세포내에 축적된 긴사슬 지방산이 아니고 긴사슬 지방산에 의해 유도되는 25-hydroxycholesterol (25-HC)이라는 것을 마침내 찾아냈다. 해당 질병 치료 가능성을 제시한 것이다.

25-HC는 'ABCD1'이라는 유전자 변형에 의해 세포내에 비정상적으로 쌓이는 긴사슬 지방산에 의해 유도되고 지나치게 많이 생산됐다. 특히 뇌염증 환자의 올리고덴드로사이트 세포에서 특이적으로 많이 만들어지는 것으로 판명됐다. 이 물질(25-HC)은 뇌에 존재하는 미세아교세포(microglia)의 NLRP3 인플라마좀을 활성화시켜 염증 사이토카인인 인터루킨 1-베타(IL-1b)를 분비해 뇌 염증을 촉진하고 올리고덴드로사이트를 사멸시키는 것으로 관찰됐다.

김동욱 교수는 "25-HC에 의한 뇌 염증 유발기전도 확인했기 때문에 이 과정에 관여하는 인자들은 치명적 뇌 염증을 막을 수 있는 독창적 신약 후보 타깃이 될 수 있다"며 "이러한 것들 중에는 이미 임상에서 사용 중인 약물들이 있기 때문에 임상 연구에 이용될 것으로 기대된다"고 말했다.

연구 성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 10월25일자( 논문명: 25-hydroxycholesterol contributes to cerebral inflammation of X-linked adrenoleukodystrophy through activation of the NLRP3 inflammasome)에 실렸다.