KIST-KAIST 각 연구결과 발표
체내 다양한 유해물질 선택적 제거로 다양한 질병 치료 기대

KIST 연구팀이 알츠하이머병의 주요원인이 되는 단백질을 흡입해 제거하는 나노구조체를 개발했다.<사진=KIST 제공>
KIST 연구팀이 알츠하이머병의 주요원인이 되는 단백질을 흡입해 제거하는 나노구조체를 개발했다.<사진=KIST 제공>
KAIST(한국과학기술원·원장 신성철)와 KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)가 알츠하이머병 주요원인이 되는 단백질을 제거하고 독성을 개선하는 연구결과를 각각 내놨다. 

퇴행성 뇌질환 치료제 개발과 유해물질 선택적 제거를 통한 여러 질병 예방에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

베타-아밀로이드 단백질은 뇌 속에서 응집되는 특성이 있다. 이 단백질이 과도하게 응집되면 신경세포를 사멸시키고 시냅스를 파괴해 알츠하이머의 진행을 가속시킨다. 이러한 응집을 막기 위해 베타-아밀로이드 단백질의 생성을 차단하거나, 생성된 단백질이 서로 응집되지 않도록 항체 및 저해제를 활용하는 연구가 여러 방면에서 진행되고 있으나 아직 효과적인 치매 치료제는 개발되지 못했다.

KIST는 이준석 분자인식연구센터 박사팀이 베타-아밀로이드 단백질을 흡입해 제거함으로써 알츠하이머 질환의 진행을 예방하는 나노청소기를 개발했다고 3일 밝혔다.

이번 연구는 박찬범 KAIST 교수팀과 아르곤 국립연구소와 공동연구한 결과다.
 
이준석 박사팀은 베타-아밀로이드 단백질을 원천적으로 흡입해 제거하는 새로운 접근법을 통해 독성물질의 생성을 예방하는 전략에 주목했다. 

특정 단백질인 베타-아밀로이드를 효율적으로 제거하기 위해 거대한 구멍을 갖는 나노입자를 디자인해 넓은 표면적을 갖는 나노 구조체를 제작했다. 연구진은 이 구조체에 표적 물질에 대한 선택성은 높으면서도 보통의 항체보다 작아 더 높은 효율로 흡입할 수 있는 미니항체를 부착해 표적 물질인 베타-아밀로이드 단백질을 선별해 흡착하도록했다.

KIST 연구진이 개발한 나노청소기는 베타-아밀로이드 단백질을 효과적으로 흡착해 베타-아밀로이드 단백질의 비정상적 응집을 80% 이상 차단해 신경독성을 완화했다. 또 연구진은 동물실험을 통해 그 효과를 입증하여 미래 항-아밀로이드성 억제제로서의 가능성을 입증했다.

이준석 박사는 "나노청소기를 이용해 베타-아밀로이드나 타우 단백질에 대한 흡입을 통해 신경독성 물질의 응집저해가 가능할 뿐만 아니라, 응용 범위를 확장하면 체내 다양한 유해물질을 선택적으로 제거할 수 있는 나노청소기로써 질병 예방 및 건강증진에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구결과는 'Advanced functional Materials' 표지논문으로 선정돼 게재될 예정이다.

임미희 KAIST 교수팀이 공기 중 산소를 이용해 알츠하이머 유발에 관여하는 단백질 독성 개선 화학적 도구 설계에 성공했다.<사진=KAIST 제공>
임미희 KAIST 교수팀이 공기 중 산소를 이용해 알츠하이머 유발에 관여하는 단백질 독성 개선 화학적 도구 설계에 성공했다.<사진=KAIST 제공>
KAIST는 임미희 화학과 교수팀이 공기 중의 산소를 이용해 알츠하이머 유발에 관여하는 단백질의 독성을 개선할 수 있는 화학적 도구를 설계하는 데 성공했다고 같은 날 밝혔다.
 

임 교수팀은 베타-아밀로이드 단백질이 구리이온과 강하게 결합하면서 응집되며 활성산소를 강하게 생성해 신경독성을 일으키는 것에 주목했다. 

그는 구리이온과 베타-아밀로이드 단백질이 결합하는 것을 막기위해 구리이온이 산소와 반응할 수 있다는 점을 이용, 구리와 베타-아밀로이드 딘벡질을 표적할 수 있는 화합물을 설계하고, 그 작용 기작을 분자적 수준에서 밝혔다.

임미희 교수는 "알츠하이머 발병에 관여한다고 알려진 구리 이온이 산소와 반응할 수 있다는 점을 역으로 이용했다"라며 "이번 연구에서 최초로 발표한 단백질 내 구리 배위권 이중 변형 기법을 바탕으로, 다른 퇴행성 뇌질환의 치료제 개발에도 더욱 박차를 가할 수 있을 것이다"라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지인 미국 국립과학원회보(PNAS)에 2월 27일 자로 게재됐다.

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