동물실험서 유발 유전자 억제 약물 투여 결과 ‘발작 현저히 감소’
치료약개발에 ‘단초’ 제공‥세계적인 학술지 ‘네이처 메디슨’에 발표
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그림) 차세대 염기서열 분석법 이용한 뇌특이적 질병유전변이의 발굴
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난치성 뇌전증 치료에 돌파구를 마련할 연구 성과가 나왔다.
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김동석 교수
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이정호 교수
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연세대 세브란스병원 소아뇌전증센터 신경외과 ‘김동석’교수팀(박은경·강훈철·김흥동·이준수 교수)과 KAIST 의과학대학원 ‘이정호’ 교수팀은 난치성 뇌전증을 유발하는 유전자를 세계 최초로 규명했다고 밝혔다.
또 동물실험을 통해 유발 유전자 변이를 억제하면 좋은 치료효과를 가져온다는 것을 확인했다.]
뇌전증(간질)은 만성 신경장애 중 하나다.
뇌신경세포의 일시적이면서 불규칙한 이상흥분으로 발작을 일으키는 질환이다.
환자의 30%는 치료약물에 반응하지 않는 난치성으로 잦은 발작과 이로 인한 정신지체, 발달장애의 위험을 갖고 있다.
이 질환은 전체 인구 중 1%가 유병율을 갖고 있다.
지금까지 문제가 있는 뇌 부위를 절제하거나 전기 자극을 주는 수술로 난치성 환자의 70%에서 치료 조절효과를 거둬왔지만 증상이 전혀 조절이 되지 않는 중증 환자가 있는데다 큰 수술에 따르는 환자부담과 절제되는 뇌 부위가 관장하는 언어 또는 운동기능에 장애를 초래할 수 있는 합병증의 위험성을 늘 고려해야 했다는 게 김 교수의 설명이다.
김 교수는 이 때문에 질환 발병 원인 규명을 통한 새로운 치료법 개발이 절실했다고 말했다.
이에 연구팀은 소아 난치성 뇌전증을 유발하는 가장 중요한 원인으로 꼽히는 “대뇌피질 이형성증”에 주목했다.
이후 연구팀은 뇌신경세포가 정상적으로 생성되지 못한 “대뇌피질 이형성증”을 갖고 있는 난치성 뇌전증 환자로서 뇌수술을 받은 77명의 뇌조직과 혈액 또는 타액을 채취, 첨단 유전자 분석을 실시했다.
이 결과 환자 12명(15%)의 뇌 조직 안에서만 특정 유전자 변이가 관찰됐다.
이와 함께 뇌 조직 안에서 1% 미만으로 존재하는 희귀 질병 유전자를 찾아내는 큰 성과를 거뒀다.
연구팀은 이 유전자를 실험용 쥐에 이식한 뒤 실제로 뇌전증을 유발하는지 검증에 들어가 뇌전증 환자와 같은 증상의 병리양상을 확인했다.
연구팀은 후속연구로 이 유전자 변이를 억제하는 치료법 개발에 착수했다.
김 교수는 “많은 치료 후보 약물 중 현재 항암제로 쓰이는 한 약물을 투여한 결과 실험용 쥐의 발작 횟수를 포함한 전체 질환 증상이 크게 호전돼 향후 뇌전증 치료가 단순히 약물로 발작을 억제하는 단계를 넘어서 예방적 치료의 가능성을 보여 주게 됐다고 평가했다.
김 교수는 이처럼 수술적 치료만이 유일한 대안이었던 난치성 뇌전증의 원인을 처음 규명함으로써 혁신적인 치료약물 개발의 실마리를 제공할 수 있는 기념비적 연구 성과를 이뤄내게 됐다고 밝혔다.
공동 책임 연구자 KAIST ‘이정호’ 교수도 “난치성 뇌질환의 원인 유전변이가 혈액을 포함한 우리 몸 전체에 분포 있을 것이라는 기존의 학설을 뒤집고 뇌 영역에만 국한돼 존재하면서 뇌 기능 전반에 영향을 줄 수 있다는 것을 사람과 동물 모델에서 증명한 최초의 연구”라며 “향후 뇌전증 치료에 큰 전기를 마련할 것으로 기대한다”고 밝혔다.
주저자 KAIST ‘임재석’ 대학원생은 “뇌 국소 부위에 미세하게 존재하는 질병 유전 변이만으로 뇌 전체 기능을 변화시켜 뇌전증을 유발한다는 사실이 놀라웠다”고 전했다.
공동 제1저자 세브란스병원 소아신경과 강훈철 교수는 “동물 실험에 사용된 약물은 이미 다른 질환의 치료에 이용되고 있는 것으로 난치성 뇌전증 환자에 쉽게 임상 적용이 가능할 것으로 기대되고 있다”며, “앞으로 효과적인 치료약물 개발의 단초를 제공할 수 있을 것”이라고 전망했다.
이로써 국내 기초와 임상의학자의 공동 연구를 통해 난치성 뇌신경질환의 원인규명과 함께 치료제 개발 가능성에 한 걸음 더 다가서게 됐다.
연세대 세브란스병원과 KAIST 공동 연구팀은 이번 연구 과정에서 생산된 노하우와 치료약물 등의 국내외 특허를 출원 중에 있으며, 빠른 시일 내에 환자 대상의 임상시험에 들어갈 계획이다.
이 연구 논문은 의생명 분야의 세계적인 학술지 ‘네이처 메디슨’(Nature Medicine, 인용지수 28)지 3월 24일자 온라인 판에 발표했다.
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