30년 전, 영화 <백튜더퓨처>에는 벽걸이 TV, 스마트 글래스 등이 미래의 발명품으로 등장했다. 과연 구현할 수 있을까 의구심을 가졌던 그 물건들을 이미 일상에서 매우 자연스럽게 접하고 있는 오늘, 어쩌면 아직 완치법을 찾지 못한 알츠하이머 치매의 극복도 머지않은 미래의 일 일지 모른다.

생체표지자의 민감도 높이는 펩타이드

최근 알츠하이머 치매에 관한 연구에서 가장 중요한 핵심어를 꼽으라면 조기 진단과 조기 치료를 꼽을 수 있다.

우리나라는 전 세계적으로 가장 빠르게 고령사회로 진행 하는 국가이다. 이에 따라 치매 유병률도 상상할 수 없을 정도로 빠르게 증가하고 있으며, 이와 함께 사회경제적인 비용도 가파르게 상승하고 있다. 이런 현상은 비단 우리나라만의 문제는 아니어서 전 세계적으로 치매 극복을 위한 방법 마련을 위해 엄청나게 많은 연구가 진행되고 있다. 지금까지 알츠하이머병에 의한 치매를 치료하기 위한 다양한 치료법들이 시도됐으나, 대부분은 실패했고 현재는 증상을 개선하는 치료인 아세틸콜린에스테라제 억제제 정도만이 임상에서 사용되고 있다. 따라서, 조기 진단 및 조기 치료를 통한 치매 극복의 길을 열고자 전 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있고 우리나라도 조기 진단을 위한 시스템 개발을 위해 많은 연구비를 지원하고 있다.

필자를 비롯한 본원의 연구진들도 수년째 알츠하이머병의 조기 진단을 위한 진단법 개발에 관한 연구를 진행해오고 있다. 특히 지난해부터는 미래창조과학부로부터 연구비 지원을 받게 되어 그 연구의 깊이를 더해가고 있다. 현재 알츠하이머병의 진단에 이용되고 있는 핵심 생체표지자는 ‘아밀로이드 베타’라는 단백질이다. 이 아밀로이드 베타에 대한 항원 항체 반응을 이용한 효소면역측정법(ELISA, Enzmye-Linked Immunosorbent Assay) 시스템은 항체에 의한 비특이적인 결과가 유도될 확률이 있고, 비교적 많은 양의 단백질이 있어야 한다. 그러므로 질병이 비교적 진행이 된 상태에서 많은 양의 뇌척수액 등의 체액이 있어야 하는데, 뇌척수액을 얻는 과정이 불가피하게 침습적인 시술이 필요한 데다 아직도 명확하게 정확도가 확립되지 않아 연구 수준에서만 사용되고 있다. 따라서, 이와 같은 항원 항체 반응보다는 민감도와 특이도가 높은 진단법을 개발하고자 본원의 의료진들은 본교 화학과 윤문영 교수팀과 공동으로 연구에 매진하고 있다.

이 연구에서는 ‘항체 대체용 저분자 펩타이 드’를 기반으로 한 고민 감도의 진단 시스템을 새롭게 개발하고 있다. ‘펩타이드’를 기반으로 한 고민감도 진단 시스템의 경우, 기존 ELISA 시스템 방식과 유사하지만, 항체 대신 아밀로이드 베타 특이적 인식 펩타이드를 이용한다는 점에서 그 차별성을 찾을 수 있다.

지금까지 진행해온 연구결과를 토대로 현재 개발 중인 펩타이드 기반의 진단 시스템 개발이 성공할 경우, 항체 기반 진단 시스템 대비 민감도와 특이도를 최소 1,000배 이상 높일 수 있을 것이라 예상한다. 이러한 결과는 현존하는 검사법보다 훨씬 적은 미량의 단백질을 효과적으로 검출할 수 있다는 의미로 향후 치매를 조기 진단할 수 있다는 가능성이 열렸다는 것을 의미한다.

펩타이드와 PCR의 결합, 치매 조기 진단의 미래

또한, 올해 초부터는 한국연구재단의 지원을 받아 스웨덴 웁살라대 학의 란데그렌(Landegren) 교수팀과 공동연구를 진행하고 있다. 란 데그렌 교수팀은 앞서 간단히 기술한 ELISA 방법과 유전자 정보를 확인하는 PCR(Polymerase Chain Reaction) 방법을 융합하여 극미량의 생체표지자를 검출해내는 기술을 개발해 2013년 <Nature Protocol>에 보고하는 등 이 분야에 있어서 세계적인 선구자이다.

웁살라대학은 북유럽에서 가장 먼저 설립된 대학으로 지금까지 십여 명의 노벨상 수상자들을 배출한 명문대학 중 하나이다. 필자가 란데 그렌 교수 연구실에서 직접 진행한 실험을 통해 확인한 바로는 앞서 기술한 ELISA-PCR 융합 방법을 이용할 경우 민감도가 최소 1,000배에서 최대 10,000배까지 높아지는 효과가 있었다.

이는 적은 샘플 만으로도 극미량의 생체표지자를 찾아낼 수 있다는 것을 의미한다. 현재, 필자는 지금까지 윤문영 교수팀과 개발한 펩타이드를 란데그렌 교수팀이 개발한 방법에 접목하여 새로운 치매 진단법을 개발 중이다. 이를 통하여 민감도는 최대화하면서 검사의 단가를 낮추고 방법을 간소화시킨 진단법을 확립하는 것이 최종 목표이다. 이 진단법이 개발될 경우, 현재 진단에 필요한 단백질량보다 최소 1,000분의 1 에서 최대 100,000,000분의 1의 양만으로도 치매 진단을 할 수 있다.

사람의 눈물이나 콧물 등에 존재하는 극미량의 아밀로이드 베타 단백질만으로도 정확한 진단에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다. 물론 아직은 연구단계이므로 성공을 장담할 수 없지만 30년 전 영화를 보며 의심했던 미래를 직접 사는 것처럼 포기 없는 꾸준한 노력과 연구를 통하여 가까운 미래에 조기 진단법을 개발할 수 있는 길이 열릴 것으로 생각한다. 그렇게 된다면 치매의 극복이라는 근본적인 목표를 이루는데 크게 이바지할 수 있을 것이라 확신한다.

글. 고성호 교수 한양대학교구리병원 신경과

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