KAIST "약물 후보 성분 구조 배치만 바꿔도 치매 악화 원인 조절"

약물 후보 성분(분자)의 구조 배치 변경만으로도 알츠하이머병의 악화 원인을 조절할 수 있는 새로운 접근법이 제시됐다.

KAIST는 화학과 임미희 교수 연구팀이 전남대 화학과 김민근 교수, 한국생명공학연구원(KRIBB) 국가바이오인프라사업본부 이철호 박사, 실험동물자원센터 김경심 박사와 공동연구를 진행해 '같은 분자라도 구조의 배치 차이(위치 이성질체)에 따라 알츠하이머병에 작용하는 방식이 달라질 수 있음'을 분자 수준에서 규명했다고 22일 밝혔다.

KAIST 제공(AI 생성)

알츠하이머병은 하나의 원인으로 발생하지 않는다. 뇌에 쌓이는 아밀로이드 베타, 금속 이온, 활성 산소종 등 여러 물질이 서로 영향을 주며 병을 악화시킨다.

특히 금속 이온은 아밀로이드 베타와 결합해 독성을 키우고 이 과정에서 활성 산소종 생성이 증가해 뇌 신경 세포 손상이 심해진다.

따라서 알츠하이머병을 효과적으로 제어하기 위해선 여러 발병 원인을 동시에 다룰 수 있는 전략이 필요하다.

하지만 기존 치료법은 아밀로이드 베타나 활성 산소종 등 한 가지 원인만 겨냥해 알츠하이머병이 악화하는 것을 막거나 치료하는 데 한계를 보였다.

이에 착안해 공동연구팀은 '위치 이성질체'에 주목했다. 위치 이성질체는 '같은 재료로 만든 분자라도 붙는 위치에 따라 전혀 다른 역할을 할 수 있다'는 개념이다. 실제 분자의 위치가 달라졌을 때 활성 산소에 반응하는 정도, 아밀로이드 베타 및 금성과 결합하는 성질도 눈에 띄게 달라졌다.

이러한 차이를 확인하기 위해 공동연구팀은 구조가 서로 다른 세 가지 분자를 비교·분석했다. 이 결과 아주 미세한 구조 차이만으로도 활성 산소를 줄이는 능력, 아밀로이드 베타와의 결합 방식, 금속과의 상호작용 특성이 크게 달라진다는 사실을 밝혀냈다.

분자의 '배치를 바꾸는 것'만으로도 알츠하이머병의 주요 원인을 서로 다른 방식으로 동시에 조절할 수 있다는 것이 입증된 것이다.

(뒷줄 왼쪽부터)KAIST 임미희 교수, 전남대 김민근 교수, KAIST 이지민·나찬주 학생, (상단 왼쪽부터) 한국생명공학연구원 이철호·김경심 박사. KAIST 제공

공동연구팀은 알츠하이머 마우스 모델 실험에서 특정 구조를 가진 화합물이 활성 산소종, 아밀로이드 베타, 금속-아밀로이드 베타 복합체를 한 번에 조절하는 효과를 내는 것도 확인했다.

이 화합물은 기억을 담당하는 뇌 해마 부위의 신경 세포 손상을 줄이고 아밀로이드 플라크 축적을 감소시켜 저하됐던 기억력과 인지 기능을 유의미하게 개선했다.

임 교수는 "이번 연구는 분자의 구성 성분을 바꾸지 않고도 구조의 배치만 조절했을 때도 여러 알츠하이머 발병 원인에 동시 작용할 수 있음을 확인케 한다"며 "무엇보다 알츠하이머병처럼 원인이 복잡하게 얽힌 질환을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 치료 전략의 가능성을 제시했다는 점이 이번 연구의 성과"라고 말했다.

한편 이번 연구는 KAIST 화학과 나찬주·이지민 석사·박사통합과정생이 공동 제1 저자로 참여했다. 연구 결과(논문)는 지난 14일 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society) 'Issue' 1호에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr
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