UCSF 산하 웨일신경과학연구소 연구진은 다운 증후군으로 사망한 28명의 뇌 조직 샘플을 분석한 결과, 거의 모든 사람에게서 Aβ 플라크와 타우 엉킴이 발견됐다. 환자들의 나이는 19세에서 65세 사이로 대부분 40세 이전에 숨졌다.
Aβ 플라크와 타우 엉킴은 알츠하이머병의 주요 증상 중 하나로 분석돼 왔다. 이는 단백질 전염병체로 불리는 프리온과 관련돼 있다. 프리온은 단백질(protein)과 바이러스입자(virion)의 합성어다. 바이러스는 DNA와 RNA 같은 핵산과 단백질로 구성된다. 정상 단백질이 변형돼 만들어지는 프리온은 핵산이 없이도 바이러스처럼 다른 단백질을 감염시킨다. 프리온은 뇌에 Aβ가 과다하게 축적돼 만들어져 타우 엉킴을 일으키는 원인 물질로 지목되고 있다.
연구 책임자로 프리온을 발견한 UCSF의 스탠리 프루시너 교수는 “다운증후군과 알츠하이머병은 완전히 다른 원인의 질환이지만 생물학적으로 동일한 현상을 일으키는 것이 관찰됐다”고 말했다. 그는 ‘다운증후군을 지닌 사람은 알츠하이머병 환자보다 훨씬 더 어린 나이에 Aβ 플라크와 타우 엉킴을 보이기에 그들의 뇌 연구가 노화의 진행으로 뇌구조가 복잡해지기 이전 질병 형성의 초기 과정을 더 잘 이해할 수 있게 해주고 치료법에 대한 통찰을 제공할 수 있을 것“이라고 밝혔다.
다운 증후군은 정상적으로 2개가 있어야 하는 21번 염색체가 3개가 있어 발생한다. 21번 염색체에 있는 유전자의 하나인 APP는 Aβ의 주요 성분 중 하나를 암호화한다. 21번 염색체의 여분의 복사는 과도한 APP를 생산하게 만든다는 점에서 Aβ 플라크의 초기 형성과정을 알게 해줄 수 있다고 연구진은 밝혔다.
이번 연구결과는 다운증후군에서 발견되는 뇌의 퇴화에 프리온이 관여한다는 점을 보여준다고 연구진은 밝혔다. 또 Aβ 과다 축적이 타우 단백질 엉킴 현상을 초래하게 한다는 기존 가설을 뒷받침해주는 간접 증거의 하나가 될 수 있다고 봤다.
논문의 제1저자인 USCF의 카를로 콘델로 교수(신경학)는 “이번 연구는 두 병리학 사이의 교차점을 확인시켜 준다”고 말했다. 특히 다운증후군의 경우 Aβ를 구동하는 여분의 염색체를 가지고 있지만 그 염색체에는 타우 단백질 관련 유전자가 없음에도 타우 단백질의 발현을 증가시킴을 보여준다는 점에서 그렇다고 설명했다.
이는 프리온이 어떻게 형성되기 시작하는지에 대해서도 새로운 통찰을 던져준다고 그는 덧붙였다. “만약 우리가 이 신경퇴화가 어떻게 시작되는지 이해할 수 있다면 의미 있는 시점에서 개입할 수 있고 실제로 이러한 큰 뇌병변이 형성되는 것을 막을 수 있는 것에 한 걸음 더 가까워질 수 있습니다.”
해당 논문은 다음 링크(https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2212954119)에서 확인할 수 있다.