KAIST 생명과학과동창회
  • News & Events
  • News

News

사진 1. (왼쪽부터) KAIST 생명과학과 김찬혁 교수, 정원석 교수, 이세영 석박사통합과정, 정현철 박사

< 사진 1. (왼쪽부터) KAIST 생명과학과 김찬혁 교수, 정원석 교수, 이세영 석박사통합과정, 정현철 박사 >

 

우리 대학 생명과학과 김찬혁정원석 교수 공동연구팀이 알츠하이머병에 대한 새로운 형태의 단백질 치료제를 개발했다고 22일 밝혔다. 

연구팀은 세포 포식작용에 관여하는 단백질을 응용한 `Gas6 융합단백질'을 제작하고 이를 통해 알츠하이머병을 유발하는 베타 아밀로이드 플라크(단백질 응집체)를 제거할 수 있는 새로운 형태의 치료제를 개발했다기존의 베타 아밀로이드를 표적으로 하는 항체 기반 치료제가 불확실한 치료 효과와 더불어 심각한 부작용을 일으키는 것이 보고되고 있는 가운데이를 근본적으로 극복할 수 있는 새로운 방식의 치료제를 연구팀은 제작한 것이다또한 해당 접근법은 향후 다양한 퇴행성 뇌 질환 및 자가면역질환 치료에 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 기대된다. 

생명과학과 박사과정 정현철이세영 학생이 공동 제저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 메디슨 (Nature Medicine)' 8월 4일 字 온라인 출판됐다. (논문명 Anti-inflammatory clearance of amyloid beta by a chimeric Gas6 fusion protein). 

알츠하이머병은 기억상실과 인지장애를 동반하는 노인성 치매의 대표적 원인이다최근 국내 언론에 잘못 알려진 바와는 달리알츠하이머병은 뇌에 쌓이는 베타 아밀로이드 응집체 (비정상적으로 39~43개의 아미노산으로 잘려진 아밀로이드 조각들의 응집체)에 의한 시냅스 손상과 세포 독성으로 발병한다는 것이 학계 및 의료계의 정설이다이러한 정설에 의구심이 일었던 것은 아직까지 수많은 노력에도 불구하고 베타 아밀로이드를 제거하는 알츠하이머병 치료제가 성공적으로 개발되지 못했기 때문이었다최근 베타 아밀로이드를 표적으로 하는 항체 기반 치료제인 아두헬름이 사상 처음으로 알츠하이머병의 근원 치료제로써 2021년 6월 미국에서 FDA 승인이 이뤄졌으나치료 효과 및 부작용에 관한 논란이 여전히 지속되고 있다.

아두헬름과 같은 항체 기반의 치료제를 처방받은 알츠하이머병 환자들에게서 나타나는 가장 큰 부작용은 뇌 부종 (ARIA-E) 및 뇌 미세혈관출혈 (ARIA-H)이다이러한 부작용은 뇌 염증과 밀접하게 관련돼 있는데이는 항체 기반 치료제들이 면역세포에서 발현되는 Fc 수용체를 통해 필연적으로 염증반응을 일으키기 때문으로 알려져 있다이 Fc 수용체는 다른 한편으로는 면역세포가 항체에 의한 포식작용을 통해 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는데 필수적인 기능을 한다따라서 심각한 염증 부작용을 근본적으로 예방하면서 베타 아밀로이드 응집체를 효과적으로 제거하는 치료제를 개발하는 것은 알츠하이머병 치료의 오랜 딜레마였다.

그림 1. Gas6 융합단백질의 모식도. 죽은 세포를 제거하는 기작을 응용해베타 아밀로이드를 TAM 포식 수용체를 통해 제거하게 유도함으로써 항체 치료의 문제점인 염증 반응을 획기적으로 해결함

< 그림 1. Gas6 융합단백질의 모식도. 죽은 세포를 제거하는 기작을 응용해베타 아밀로이드를 TAM 포식 수용체를 통해 제거하게 유도함으로써 항체 치료의 문제점인 염증 반응을 획기적으로 해결함 >

 

연구팀은 이러한 문제를 기존 항체의 틀에서 벗어나 새로운 기전의 단백질 치료제를 디자인함으로써 해결했다우리 몸에는 끊임없이 죽어 나가는 세포들을 제거하기 위한 특수한 포식작용 경로가 존재하는데연구팀은 이에 관여하는 Gas6라는 단백질을 인위적으로 조작해 베타 아밀로이드를 표적으로 하는 융합단백질을 제작했다연구팀은 실험을 통해 이 융합단백질(anti-Abeta-Gas6)이 뇌 안에서 선택적으로 베타 아밀로이드를 제거함과 동시에 염증반응을 오히려 억제한다는 것을 증명했다. 

또한 알츠하이머 질병 쥐 모델을 통해 연구팀이 개발한 융합단백질이 미세아교세포와 별아교세포를 동시에 활용해 뇌 속에 축적된 베타 아밀로이드의 양을 현저하게 줄이는 것을 발견했다이는 기존의 항체 치료제가 미세아교세포를 통해서만 베타 아밀로이드를 줄일 수 있는 것에 비해 뚜렷한 이점으로 보인다동시에 연구팀은 Gas6 융합단백질이 항체 치료제에 의해서 더 악화되는 미세아교세포에 의한 과도한 시냅스 제거 현상을 획기적으로 억제할 수 있음을 밝혔다더 나아가, Gas6 융합단백질을 주입한 알츠하이머 질병 쥐 모델에서는 손상된 인지능력 및 기억력이 항체 치료제보다도 높은 수준으로 회복되는 결과도 확인했다.

그림 2. Gas6 융합단백질에 의해 억제되는 신경 독성 및 염증 반응. a-c,베타 아밀로이드를 항체 치료제 (Aducanumab)를 통해 제거하게 유도할 경우 신경 독성 (a-b: 빨간 색 신경세포가 사멸하여 노란색 덩어리로 관찰됨)과 강한 염증 반응 (c: 염증성 싸이토카인 분비)을 유발함. 이와는 반대로 Gas6 융합 단백질 (αAβ-Gas6)을 통해 베타 아밀로이드를 제거할 경우 신경 독성과 염증 반응이 모두 사라짐을 관찰

< 그림 2. Gas6 융합단백질에 의해 억제되는 신경 독성 및 염증 반응. a-c,베타 아밀로이드를 항체 치료제 (Aducanumab)를 통해 제거하게 유도할 경우 신경 독성 (a-b: 빨간 색 신경세포가 사멸하여 노란색 덩어리로 관찰됨)과 강한 염증 반응 (c: 염증성 싸이토카인 분비)을 유발함. 이와는 반대로 Gas6 융합 단백질 (αAβ-Gas6)을 통해 베타 아밀로이드를 제거할 경우 신경 독성과 염증 반응이 모두 사라짐을 관찰 >

 

그림 3. Gas6 융합단백질에 의한 베타 아밀로이드 제거 및 인지 기능 개선. a-b, 알츠하이머 모델 쥐에서 관찰되는 베타 아밀로이드 (녹색)가 항체 치료제 (Aducanumab)보다도  더 효과적으로 Gas6 융합 단백질 (αAβ-Gas6)에 의해 사라짐을 확인. c-e, 알츠하이머 모델 쥐에서 두가지 행동 실험을 진행한 결과 Gas6 융합 단백질 (αAβ-Gas6)이 항체 치료제 (Aducanumanb)과 비교하여 현저히 증가된 인지 기능 개선 효과를 보임

< 그림 3. Gas6 융합단백질에 의한 베타 아밀로이드 제거 및 인지 기능 개선. a-b, 알츠하이머 모델 쥐에서 관찰되는 베타 아밀로이드 (녹색)가 항체 치료제 (Aducanumab)보다도 더 효과적으로 Gas6 융합 단백질 (αAβ-Gas6)에 의해 사라짐을 확인. c-e, 알츠하이머 모델 쥐에서 두가지 행동 실험을 진행한 결과 Gas6 융합 단백질 (αAβ-Gas6)이 항체 치료제 (Aducanumanb)과 비교하여 현저히 증가된 인지 기능 개선 효과를 보임 >

 

추가로 기존의 항체 기반 치료제를 처방받은 알츠하이머 환자에게서 나타났던 부작용인 뇌 미세혈관 출혈도, Gas6 융합단백질을 주입한 알츠하이머 질병 쥐 모델에서는 현저하게 감소하는 것을 연구팀은 증명했다. 

따라서 연구팀이 개발한 융합단백질은 새로운 형태의 작용기전을 적용한 최초의 알츠하이머 질 치료제이며이러한 형태의 치료제는 다양한 퇴행성 뇌 질환 및 자가 면역질환에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 "지금까지 많은 항체 기반 치료제가 성공하지 못했던 이유는 뇌 조직 및 혈관에 쌓이는 베타 아밀로이드가 올바른 방식으로 청소되지 않았기 때문ˮ라며 "Gas6 융합단백질을 통해서는 베타 아밀로이드가 염증반응 없이 청소되기 때문에 부작용이 낮을 뿐만 아니라 높은 인지기능의 향상도 기대할 수 있을 것ˮ라고 말했다.

연구팀은 이번 Gas6 융합단백질 치료기술을 기반으로 2021년 8월에 일리미스테라퓨틱스(Illimis Therapeutics, 대표이사박상훈)를 설립했고향후 이를 통해 베타 아밀로이드를 표적으로 하는 알츠하이머 치료제(GAIA-Abeta, ILM01) 개발뿐 아니라표적을 타우 등으로 치환하는 치료제도 개발하여 다양한 확장 및 임상 개발을 계획하고 있다.

한편 이번 연구는 KAIST 글로벌 특이점 사업(프렙과제및 치매극복연구개발사업단 (KDRC, 단장묵인희)의 지원을 받아 수행됐다.

 

https://news.kaist.ac.kr/news/html/news/?mode=V&mng_no=22890


List of Articles
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
383 [김대수 교수님] “뇌는 무언가 실패하는 순간 발달...‘메타인지’로 창의성 키워야” [이노베이트코리아 2022] 생명과학과 2022.07.18 1174
382 [조병관 교수님] 대량의 고농도 일산화탄소를 고부가가치 바이오케미칼로 전환하는 기술 개발 생명과학과 2022.07.15 1041
381 [전상용 교수님] 항암치료용 인공탄수화물 기반 나노의약 개발​ 생명과학과 2022.07.12 1002
380 [조병관 교수님] 이산화탄소 흡수해 아세트산 만드는 '친환경 미생물' 5종 발견 생명과학과 2022.06.17 3404
379 [김세윤, 이대엽 교수님] "후성유전 조절하는 핵심 분자기전 찾았다" 생명과학과 2022.06.02 1411
378 [김상규 교수님] 꽃향기, 이젠 눈으로 보세요!​ 생명과학과 2022.05.10 1378
377 [송지준 교수님] 호르몬 조절 원리와 구조 밝혀냈다 생명과학과 2022.05.06 1518
376 [루닛 서범석 대표] 바이오업계 유니콘 기대 루닛, 서범석 '치료 예측 AI' 고도화 박차 생명과학과 2022.04.27 1032
375 [김대수 교수님] 네이버 열린연단 '자유와 이성' 주제로 시즌9 강연 시작 생명과학과 2022.04.22 1012
374 [조병관 교수님] 카이스트 조병관 교수팀, 합성생물학 기반 차세대 미생물 대사 조절 밸브 개발 생명과학과 2022.04.15 1421
373 [임정훈 동문교수님] “초파리로 루게릭병 잡는다” 임정훈 분자생물학자 생명과학과 2022.04.04 1624
372 [강창원, 서연수 교수님] RNA 합성의 세 갈래 끝내기 제시​ 생명과학과 2022.03.31 1043
371 [김대수 교수님] 제약바이오협회, ‘KPBMA-MIT 생명과학 컨퍼런스’ 개최 생명과학과 2022.03.28 3146
370 [오병하 교수님] 뉴스의인물/ KAIST 생명과학과 오병하 교수 생명과학과 2022.03.21 1493
369 충북도, 글로벌 바이오 캠퍼스 유치에 KAIST와 '맞손' 생명과학과 2022.03.15 968
368 [메디포럼 정재언 대표] 메디포럼, 정재언 연구소장 신임 대표이사 선임…“임상 R&D 중심 경영 집중” 생명과학과 2022.03.14 1027
367 [손종우 교수님] 서울의대동창회, 제25회 함춘학술상 수상자 선정 생명과학과 2022.03.08 1023
366 [서성배 교수님] 육감 센서 찾는 서성배 카이스트 생명과학부 교수 생명과학과 2022.03.03 2136
365 [정원석 교수님] 제28회 삼성휴먼테크 논문대상에서 생명과학과 변유경 학생 은상 수상​ 생명과학과 2022.03.02 1299
364 [최길주, 김상규 교수님] 카오스재단 2022 봄 카오스강연 ‘식물행성 (Plant Planet)’ 에서 강연(4/6) 생명과학과 2022.02.22 1118
Board Pagination Prev 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 23 Next
/ 23