해마 신경세포 타겟팅하여 기존 알츠하이머 약물 활용하기

일본 고베 가쿠인 대학의 연구팀이 해마 뉴런을 표적할 수 있는 인슐린 융합 단백질을 유전자 조작으로 개발했습니다. 이 혁신적인 기술은 인슐린이 해마 신경 조직에 자연적으로 축적되는 경향을 활용하고 있습니다. 이 새로운 접근법은 기존 약물이 타겟에 도달할 수 있게 함으로써 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환에 대한 기존 치료법을 열 수 있습니다.

해마는 기억과 학습에 깊이 관여하는 뇌 영역으로, 알츠하이머의 영향을 받는 첫 번째 뇌 영역 중 하나로 기억 상실과 인지 저하로 이어집니다.

현재 약물 후보들은 혈액-뇌 장벽(BBB)의 보호 특성으로 인해 해마에 도달하는 데 어려움을 겪고 있습니다. BBB를 통과하기 위해서는 매우 침습적인 수술 방법(뇌나 척수에 바늘 삽입)이나 흡수율이 제한된 방법이 필요합니다. 침습적인 수술이 필요하지 않은 약물 전달의 경우, 효과를 보기 위해 충분한 약물의 전달이 필요한 도전이 있으며, 낮은 흡수율은 잠재적으로 효과적인 치료 옵션을 제한합니다.

이 문제를 극복하기 위해 연구팀은 인슐린 서브유닛과 치료 단백질을 유전자 융합하여 해마 뉴런을 표적으로 하는(Ht) 단백질을 만들었습니다. 이러한 단백질도 BBB를 통과하는 데 유사한 문제를 겪지만, 일단 넘어가면 약물 화물을 직접 영향을 받는 뉴런에 전달할 수 있어 낮은 흡수율 시나리오에서도 효과적입니다.

그들의 논문 “단백질 약물 전달을 위한 인슐린 영감을 받은 해마 뉴런 표적 기술”에 자세히 설명된 실험에서는 배양된 해마 뉴런이 인슐린과 Ht 단백질을 섭취하는 방법을 설명하고 있습니다. 이는 신체의 기존 세포 섭취 시스템을巧妙하게 활용하였습니다.

융합 단백질의 인슐린 서브유닛은 해마 뉴런이 다른 유형의 뇌 세포보다 더 많은 인슐린 수용체를 가진 점을 활용합니다. Ht 단백질이 인슐린 수용체에 결합하면 인슐린과 동일한 신호 경로가 활성화됩니다. 이 활성화는 대내경화증(세포 섭취)이 촉진되어 더 많은 Ht 단백질(및 융합된 치료 화물)이 해마 신경 조직에 흡수될 수 있습니다.

시스테인 잔기의 존재도 전달 메커니즘을 시작하는 데 중요한 것으로 나타났습니다. 인슐린 B 체인 돌연변이는 화물 단백질을 뉴런으로 운반하는 데 가장 높은 효율을 보였습니다.

동물 연구는 Ht 단백질이 치료 후 쥐의 해마 신경 층에서 특정적으로 축적되는 결과로 발견된 사실을 강화했습니다. 경로를 확인하기 위해 연구자들은 대내경화증 억제제를 추가한 실험을 반복했습니다. 여기에서 그들은 Ht 단백질의 흡수가 줄어들어 경로의 관여를 확인했습니다.

연구자들은 논문에서 “다른 기술과 달리, 우리의 해마 뉴런 표적 기술(또는 HiNT)은 해마 뉴런에 더 안전하고 구체적으로 약물을 전달할 수 있습니다.”라고 밝혔습니다. “중요하게도, HiNT는 알츠하이머병 및 기타 신경퇴행성 질환의 다양한 생물학적 약물의 치료 잠재력을 극대화하는 데 기여할 것입니다.”

향후 연구는 혈액-뇌 장벽을 통과하기 위해 필요한 가장 효과적이고 가장 덜 침습적인 방법을 찾는 데 초점을 맞춰 HiNT 전달 시스템의 임상 적용을 탐구할 계획입니다.

© 2024 Science X Network