다운증후군 환자에게 현저히 감소한 특정 단백질을 뇌에 전달하면 어른 환자의 뇌 회로의 상당 부분을 복원할 수 있다는 ‘개념증명’ 단계의 초기 연구 결과가 나왔다.
미국 샐크 생물학연구소와 버지니아대 의대 공동 연구팀은 다운증후군 모델 생쥐의 뇌를 분석하던 중 ‘플라이오트로핀(PTN)’이라는 특정 단백질이 눈에 띄게 부족하다는 것을 발견했다. 이 단백질은 뇌 속에 있는 별 모양의 성상세포(astrocyte)가 분비하는 물질이다. 신경세포(뉴런) 사이의 연결을 돕고, 기억과 학습을 담당하는 해마의 기능을 유지하는 데 매우 중요한 역할을 한다.
연구팀은 이 단백질을 바이러스 벡터를 이용해 생쥐의 뇌에 다시 전달했다. 그 결과 신경세포 간 연결이 회복되고, 해마 기능이 개선되고, 기억력과 학습능력이 뚜렷하게 향상되는 것으로 나타났다. 특히 이 실험은 다 자란 생쥐의 뇌 즉 ‘이미 성장한 뇌’에도 좋은 효과를 냈다.
이 연구의 제1 저자인 버지니아대 의대 애슐리 N. 브란데부라 박사는 “당장 이 연구 결과를 사람에게 적용할 순 없다”면서도 “하지만 성인 다운증후군 환자의 뇌도 일부 회복시킬 수 있다는 ‘개념증명(proof-of-concept)’에 해당하는 매우 중요한 결과다. 향후 치료법 개발의 중요한 전환점이 될 수 있다”고 말했다.
이 연구 결과(Dysregulation of astrocyte-secreted pleiotrophin contributes to neuronal structural and functional deficits in Down syndrome)는 국제학술지 《셀 리포트(Cell Reports)》에 실렸고 미국과학진흥회 포털 ‘유레칼러트’가 소개했다.
이번 연구는 다운증후군 환자가 성인이 된 뒤에도 뇌를 회복시키는 치료를 할 수 있다는 가능성을 보여줬다는 점에서 획기적이다. 전 세계의 많은 다운증후군 환자와 가족에게 작은 희망의 불빛이 될 수 있다. 환자의 뇌 속에서 사라진 특정 단백질은 다운증후군의 원인을 설명해주고, 치료의 실마리를 제공해준다.
이 연구가 인간에게 실제로 적용되기까진 갈 길이 멀다. 앞으로 오랜 기간에 걸쳐 여러 가지 단계를 거쳐야 한다. 특정 단백질을 동물이 아닌 사람에게 안전하게 전달할 수 있는 방법을 개발하고, 치료 효과가 장기적으로 지속되는지 확인하고, 부작용이 없는지 검증하고, 실제 다운증후군 환자에게 이 결과를 적용했을 때 어떤 변화가 일어나는지 임상시험을 해야 한다. 모두 결코 쉽지 않은 과정이다.
다운증후군은 21번 염색체가 하나 더 생겨서 발생하는 유전병이다. 보통 사람은 염색체가 46개지만, 다운증후군을 가진 사람은 47개다. 21번 염색체는 2개가 아니라 3개다. 이 하나의 여분 염색체가 몸과 뇌의 발달에 나쁜 영향을 준다. 학습 속도가 느리고, 말도 늦고, 기억력이 약해지는 증상을 보인다. 심장·갑상샘·시력·청력 등에도 문제를 일으킬 수 있다. 사람에 따라 증상의 정도가 다르다. 적절한 교육과 치료를 받으면 학교에 다니고, 일하고, 사회생활을 할 수 있다.
이번 연구에서 뇌 속 별 모양의 성상세포가 다시 한번 주목을 받았다. 성상세포는 뇌에서 보조 역할만 하는 게 아니다. 뇌 회로를 다시 만드는 재설계에 중요한 역할을 할 수 있다. 특정 단백질 ‘플라이오트로핀(PTN)’은 뇌에서 만들어진다. 신경세포, 즉 뉴런이 서로 잘 연결되도록 도와주고 뇌의 기억 저장소인 ‘해마’가 제대로 작동하도록 돕는다.
이 단백질이 부족하면 신경세포들이 제대로 연결되지 못하고, 기억력과 학습 능력이 떨어질 수밖에 없다. 다운증후군 생쥐에겐 이 단백질이 현저히 감소한 것으로 나타났다. 하지만 이를 다시 넣어주자 뇌가 회복되기 시작했다. 끊어진 전선을 다시 이어주는 것처럼, 뇌의 회로가 다시 연결됐다.
뾰족한 치료법이 없다는 현실에 좌절하고 고통받는 숱한 부모들에게, 이번 연구는 치료 가능성이라는 한줄기 불빛을 비춰준다. 희망이 전혀 없는 것보다는 훨씬 더 낫지 않을까?
[자주 묻는 질문]
Q1. 앞으로도 다운증후군은 치료할 수 없는 병인가요?
A1. 지금까지는 다운증후군을 근본적으로 치료하는 방법이 없었지만, 최근 연구에서 성인의 뇌도 일부 회복시킬 수 있다는 가능성이 처음으로 제시됐어요. 아직 초기 단계지만, 언젠가는 치료법이 개발될 수도 있다는 희망을 보여준 셈입니다.
Q2. 다운증후군 환자의 치료 가능성을 비친 좋은 연구 결과가 나온 적이 있나요?
A2. 네, 최근 미국 연구팀이 다운증후군 생쥐의 뇌에서 부족한 단백질을 다시 넣어줬더니 기억력과 학습 능력이 좋아졌다는 결과를 발표했어요. 특히 이미 다 자란 생쥐의 뇌에서도 효과가 있었다는 점이 주목받고 있어요. 이는 성인 환자에게도 치료 가능성이 있다는 ‘첫 단서’로 평가됩니다.
Q3. 그럼 사람에게도 곧 치료가 가능해지는 건가요?
A3. 아직은 아닙니다. 사람에게 적용하려면 안전성, 효과, 부작용 등을 오랜 시간에 걸쳐 꼼꼼히 확인해야 해요. 하지만 이번 연구는 다운증후군 환자와 가족에게 “언젠가는 치료할 수 있을지도 모른다”는 희망을 전해주는 중요한 첫걸음입니다.
