국내 연구진이 빛을 이용해 알츠하이머 증상을 완화할 새로운 치료법을 개발했다.

KAIST(총장 강성모)는 신소재공학과 박찬범 교수 연구팀과 한국생명공학연구원(원장 오태광) 바이오나노센터 유권 박사팀이 빛과 유기분자인 포르피린을 이용해 알츠하이머 증후군의 원인 물질로 알려진 베타-아밀로이드(beta-amyloid)의 응집 과정을 억제하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.

이번 연구결과는 독일의 국제 저명 학술지인 앙케반테 케미 21일 자 표지 논문에 게재됐다.

빛을 이용한 치료는 암 같은 경우 유기 광감응제를 투여하고 빛을 병변 부위에 조사하는 광역학 치료(photodynamic therapy)가 활용되고 있다. 그러나 광역학 치료가 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌 질환에 적용된 사례는 없었다.

알츠하이머 증후군은 환자의 뇌에서 생성되는 베타-아밀로이드라는 단백질이 응집돼 뇌에 침착하면서 시작된다. 이렇게 형성된 응집체는 뇌세포에 해로운 영향을 주고 손상을 일으켜 치매와 같은 뇌 기능 저하를 일으킨다.

이 과정에서 베타-아밀로이드의 응집 과정을 억제하면 아밀로이드 퇴적물의 형성을 막을 수 있다. 따라서 알츠하이머 증후군을 예방하거나 완화할 수 있다.

연구팀은 생체 친화적 유기 화합물인 포르피린 유도체와 청색 LED 광을 이용해 베타-아밀로이드 응집을 효과적으로 억제했다.

포르피린과 같은 광감응제는 빛 에너지를 흡수해 여기 상태(excited state)가 된 후 바닥상태로 돌아가며 활성 산소를 생성한다. 여기상태란 에너지가 가장 안정된 상태인 바닥상태에 비해 높은 에너지를 갖고 있는 상태를 말한다.

생성된 활성 산소가 베타-아밀로이드 단량체와 결합해 산화시킴으로써 베타-아밀로이드의 응집을 방해하는 원리다.

연구팀은 이를 무척추동물에 적용해 알츠하이머 초파리 모델에서 신경 및 근육 접합부의 손상, 뇌 신경세포의 사멸, 운동성 및 수명 감소 등 알츠하이머 증후군에서 발견되는 증상의 완화를 확인했다.

빛을 이용한 치료법은 기존 약물치료보다 적은 양의 약물로도 높은 치료 효과를 볼 수 있고 부작용이 적다는 장점이 있다. 뇌질환에 적용할 수 있는 기술 개발이 완료된다면 그 활용도가 높을 것으로 연구팀은 예상했다.

박 교수는 "빛 광감응화합물을 사용해 무척추동물(초파리)에서 베타-아밀로이드 응집과 독성을 막는 것을 세계 처음으로 확인한 것에 의의가 있다"고 말했다.

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