[자폐증 치료 실마리, 자폐 모델 생쥐로 찾는다]

전 세계적으로 1%의 인구가 자폐증 환자로 알려져 있다. 우리나라 아동의 발병률은 2.6%로 세계 평균보다 높다. 자신의 세계에 갇혀 소통에 어려움을 겪는 자폐증은 증상과 원인이 다양한데다 효과적인 치료제가 개발되지 않았다. 새로운 치료제 개발을 위해선 전 임상 단계의 동물 실험이 필수적인데 자폐증 동물 모델이 제한적이었기 때문에 치료제 개발이 어려웠다.

생명과학과 김경태 교수팀은 서울대 최세영 교수팀과의 공동연구를 통해 자폐증 모델 동물을 만드는 데 성공했다. 또 천연물질 7,8-디하이드록시플라본^*1이 자폐증 치료에 효과가 있음을 확인했다. 이번 공동 연구는 자폐증 모델 생쥐를 이용해 자폐증 치료에 한 발 다가간 성과를 인정받아 의학 분야 권위지인 ‘실험의학 저널(Journal of Experimental Medicine)’에 소개됐다.

자폐증 원인 중 하나는 뇌 조직 속 TrkB^*2 수용체 이상이다. 뇌 조직에 TrkB 수용체가 줄어들면 뇌 속 상호작용이 원활하게 이뤄지지 않으면서 자폐증이 생기는데, 이 수용체는 VRK3 유전자와 깊은 연관이 있다. 자폐증을 앓고 있는 환자는 정상인에 비해 VRK3 유전자 발현이 부족하다. 연구팀은 이 유전자를 인위적으로 제거한 자폐증 모델 생쥐를 만들었고 TrkB를 활성화하는 약물을 투여하자 자폐 행동이 60~80%가량 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

이번 실험에 사용된 치료약물은 산일엽초라는 야생 식물에서 추출한 7,8-디하이드록시플라본(7,8-Dihydroxyflavone;7,8-DHF)이란 천연물질이다. 연구팀이 자폐증 모델 생쥐에 이 물질을 투여하자, 이 물질은 뇌 속 혈뇌장벽^*3을 통과해 자폐증상을 호전시켰고 VRK3 유전자 이상으로 발병한 자폐증 치료에 효과적임을 확인할 수 있었다.

연구를 주도한 김경태 교수는 “이 연구를 통해 자폐증 모델 생쥐 확보와 함께 자폐증이 어떻게 발병하는지에 대한 연구 및 자폐증 치료약물 개발 등에 활용될 수 있을 것으로 전망된다”고 기대감을 밝혔다.

한편 이 연구는 농촌진흥청 차세대 바이오 21사업, 연구재단 뇌과학원천기술개발사업, 포스코 그린 사이언스의 지원으로 수행됐다.
 

1. 디하이드록시플라본(7,8-Dihydroxyflavone; 7,8-DHF)
산일엽초라는 식물에 존재하는 천연 플라본으로 TrkB 수용체에 대해 선택적으로 작용하는 소분자 천연물질이며 뇌에서 혈-뇌장벽을 통과할 수 있는 구조적 특성을 갖고 있다. 알츠하이머씨병 등 퇴행성뇌질환에도 효능이 보고되어 있으며 산화적 스트레스에 저항하는 효과도 보고되고 있는 물질이다.

2. TrkB 수용체
뇌유래신경영양인자인 BDNF(brain-derived neurotrophic factor)가 작용하는 세포막 수용체이다. 이 수용체의 활성으로 인해 뇌신경세포의 생존과 분화가 촉진된다. TrkB 수용체는 타이로신 키나아제 활성을 가지고 있으며 수용체가 활성화되면 세포 내 다양한 기질 단백질을 인산화시켜 뇌신경 세포의 형태나 칼슘이온 유입을 유도하고 시냅스 가소성에도 관여한다.

3. 혈-뇌 장벽 (Blood-brain barrier, BBB)
뇌조직과 뇌모세혈관 사이에는 일종의 보호장치로서 분자 (예컨대 치료약물) 투과성이 매우 낮은 특수한 세포막 구조를 갖고 있으며, 이를 혈-뇌장벽 (BBB)이라고 부른다. 혈-뇌장벽 때문에 대부분의 화합물들 (알려진 모든 약물의 98%, 단백질, 핵산 등 고분자의 100%)은 혈관으로부터 뇌신경계로의 유입이 차단된다.