과학자들이 항암제를 이용해 알츠하이머병의 뇌 변화를 역전시키는 방법을 발견했습니다.

캘리포니아 대학교 샌프란시스코와 글래드스톤 연구소의 과학자들은 알츠하이머병 환자의 뇌에서 일어나는 변화를 역전시켜 증상을 늦추거나 심지어 역전시킬 수 있는 항암제를 발견했습니다.

Cell 에 게재된 한 연구에 따르면, 과학자들은 알츠하이머병의 유전자 발현 특징을 1,300개의 승인된 약물로 인한 변화와 비교한 결과, 가장 흔한 형태의 치매를 치료할 수 있는 두 가지 항암제의 조합을 발견했습니다.

이 연구는 먼저 알츠하이머병이 인간 뇌의 개별 세포에서 유전자 발현을 어떻게 변화시키는지 분석했습니다. 연구진은 이어서 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받은 기존 약물 중 유전자 발현에 반대되는 변화를 일으키는 약물을 찾았습니다.

그들은 알츠하이머병으로 인해 손상되거나 변형된 신경 세포와 신경교 세포라 불리는 다른 유형의 뇌 세포의 유전자 발현 변화를 역전시킬 수 있는 약물을 구체적으로 찾고 있었습니다.

연구진은 수백만 건의 전자 의료 기록을 분석한 결과, 다른 질환에 대한 치료의 일환으로 이러한 약물 중 일부를 복용한 환자는 알츠하이머병이 발병할 가능성이 낮다는 사실을 보여주었습니다.

연구진은 두 가지 주요 약물(둘 다 항암제)을 병용하여 알츠하이머병 마우스 모델에서 실험한 결과, 마우스의 뇌 퇴화가 감소하고 기억력까지 회복되는 효과가 있음을 확인했습니다.

"알츠하이머병은 뇌의 복잡한 변화를 수반하여 연구와 치료가 어려웠지만, 우리의 계산 도구는 이러한 복잡성을 직접적으로 해결할 수 있는 문을 열었습니다."라고 UCSF 바카라흐 계산 건강 과학 연구소 소장 대행이자 소아과 교수이자 이 논문의 공동 저자인 마리나 시로타 박사는 말했습니다.
"우리의 계산 접근 방식을 통해 기존 FDA 승인 약물을 기반으로 알츠하이머병에 대한 잠재적인 병용 요법을 개발하게 되어 매우 기쁩니다."

환자와 세포에서 얻은 빅데이터, 알츠하이머병의 새로운 치료법을 제시

알츠하이머병은 미국에서 700만 명에게 영향을 미치며 인지 기능, 학습 능력, 기억력의 지속적인 저하를 유발합니다. 그러나 수십 년간의 연구 끝에 FDA 승인을 받은 약물은 단 두 가지뿐이며, 두 약물 모두 인지 기능 저하를 유의미하게 늦출 수 없습니다.

"알츠하이머병은 뇌 건강을 해치는 여러 유전자와 단백질의 복합적인 변화의 결과일 가능성이 높습니다."라고 글래드스톤 중개연구센터(Gladstone Translational Research Center)의 선임 과학자이자 소장이며, UCSF 신경학 및 병리학 교수이자 이 논문의 공동 저자인 야동 황(Yadong Huang) 박사는 말했습니다.
"전통적인 약물은 질병을 유발하는 단일 유전자나 단백질을 표적으로 설계되었기 때문에 이러한 변화는 약물 개발을 매우 어렵게 만듭니다."

연구팀은 알츠하이머병을 앓고 있거나 앓고 있지 않은 사망 기증자의 뇌세포에서 유전자 발현을 측정한 세 건의 알츠하이머 뇌 연구에서 공개된 데이터를 활용했습니다. 이 데이터를 이용하여 신경세포와 신경교세포에서 알츠하이머병 유전자 발현 시그니처를 구축했습니다.

연구진은 이러한 특징을 인간 세포의 유전자 발현에 미치는 수천 가지 약물의 효과에 대한 데이터가 포함된 연결성 맵 데이터베이스의 결과와 비교했습니다.

1,300개의 약물 중:

• 86은 한 세포 유형에서 알츠하이머병 유전자 발현 특징을 역전시켰습니다.
• 25는 여러 유형의 뇌세포에서 이를 역전시켰습니다.
• 현재까지 FDA로부터 인체 사용 승인을 받은 약물은 10개뿐입니다.

연구팀은 UC Health Data Warehouse(65세 이상 140만 명에 대한 익명화된 정보)의 데이터를 분석한 결과, 이러한 약물 중 몇 가지가 시간이 지남에 따라 알츠하이머병 발병 위험을 줄이는 것으로 나타났다고 밝혔습니다.

"기존의 모든 데이터 소스를 활용하여 1,300개 약물을 86개, 그다음 10개, 그리고 최종적으로 5개로 목록을 좁혔습니다."라고 UCSF의 Sirota 연구실 대학원생 출신이자 현재 Gladstone의 Huang 연구실 박사후 연구원이자 본 논문의 주저자인 야차오 리(Yaqiao Li) 박사는 말했습니다.
"UC 의료센터 전체에서 수집된 풍부한 데이터는 가장 유망한 약물을 즉시 찾아낼 수 있었습니다. 마치 모의 임상 시험과 같습니다."

다음 단계를 위한 복합 치료 준비 완료

리, 황, 시로타는 상위 5개 후보 약물 중에서 두 가지 항암제를 선택하여 실험실 테스트를 진행했습니다. 그들은 레트로졸이 신경세포에 도움이 될 수 있고, 이리노테칸이 신경교세포에 도움이 될 수 있다는 가설을 세웠습니다. 레트로졸은 유방암 치료에, 이리노테칸은 대장암과 폐암 치료에 널리 사용됩니다.

연구팀은 질병과 관련된 여러 돌연변이를 가진 공격적인 알츠하이머병 마우스 모델을 사용했습니다. 마우스가 나이가 들면서 알츠하이머병 유사 증상이 나타났고, 한 가지 또는 두 가지 약물 모두로 치료했습니다.

이 동물 모델에서 두 가지 항암제의 병용 투여는 알츠하이머병의 여러 측면을 역전시켰습니다. 질병이 진행됨에 따라 나타나는 신경세포와 신경교세포의 유전자 발현 특징을 제거했습니다. 또한 독성 단백질 덩어리 형성과 뇌 변성을 줄였습니다. 그리고 결정적으로 기억력을 회복시켰습니다.

황 박사는 "알츠하이머병에 널리 사용되는 마우스 모델에서 계산 데이터가 확인된 것을 보니 매우 흥미롭습니다."라고 말했습니다. 그는 이 연구가 곧 임상 시험으로 진행되어 환자들에게 병용 요법을 직접 시험할 것으로 예상합니다.

"단일 세포의 유전자 발현 데이터나 의료 기록처럼 완전히 독립적인 데이터 출처가 동일한 경로와 동일한 약물을 제시하고, 그 약물들이 알츠하이머병 유전자 모델에서 효과가 있다면, 어쩌면 우리는 정말 올바른 방향으로 나아가고 있는 것일지도 모릅니다."라고 시로타는 말했습니다.
"이것이 수백만 명의 알츠하이머병 환자들에게 실질적인 해결책으로 빠르게 실현될 수 있기를 바랍니다."