파킨슨병을 치료할 수 있는 흥미로운 연구

 

파킨슨병이 증가하고 있다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, 이 신경퇴행성 질환의 유병률은 세기가 바뀌면서 전 세계적으로 두 배로 증가했다. 이는 여러 요인과 관련이 있지만, 가장 두드러진 위험은 나이와 유전이다. 세계 인구가 고령화됨에 따라 파킨슨병 환자와 사망자가 함께 증가할 가능성이 높다.

 

WHO에 따르면 파킨슨병은 2019년에 329,000명의 사망자를 냈으며, 2000년 이후 100% 증가했다. 각 데이터 포인트는 이 질병을 앓고 있는 사람과 가족의 가슴 아픈 투쟁을 나타낸다. 그리고 그러한 현실은 파괴적일 수 있다.

 

헬싱키 대학교의 신경생물학자이자 교수인 마트 사르마는 이를 직접 목격했다. 그의 삼촌이 이 질병에 걸렸고, 사르마는 이 질병이 삼촌의 삶의 질을 천천히 떨어뜨리고 성격을 변화시키는 것을 지켜보았다. 어느 날 사르마는 삼촌을 도우러 갔고, 삼촌은 경찰에 신고했다. 그는 조카를 알아볼 수 없었고 낯선 사람이 자신을 강탈하러 왔을까봐 두려워했다.

 

"사람들은 암과 싸우는 것이 얼마나 중요한지 이해했고, 그 덕분에 우리는 최초의 효과적인 항암제를 얻기 시작했다. 안타깝게도 신경 퇴행성 질환의 경우는 그렇지 않았다."라고 사르마는 말한다. "이 분야는 여전히 자금 부족으로 어려움을 겪고 있으며, 이는 서구 사회에서 심각한 문제가 되고 있다. 현재 약 1,000만~1,200만 명의 파킨슨병 환자가 있는데, 20년 후에는 두 배가 될 것이다. 우리는 이를 매우 심각하게 받아들여야 한다."

 

이 메시지가 퍼지기 시작했다. 사르마가 최고 과학 책임자로 근무하는 제약 회사인 GeneCode는 작년에 유럽 혁신 위원회 액셀러레이터로부터 기록적인 1,600만 유로의 자금 옵션을 획득했다. 보상은 파킨슨병 환자의 신경 퇴행과 싸우도록 설계된 신약 개발을 지원하는 것이었다.

 

최근 사르마와의 인터뷰에 따르면, 예비 증거에 따르면 이 약물은 증상을 완화할 뿐만 아니라 신경세포를 더 이상 손상시키지 않고 더 건강하고 오래 살 수 있도록 회복하는 데 도움이 될 수 있다.

 

신경세포 사망으로 가는 길

파킨슨병과 다른 신경퇴행성 질환에 대한 치료법이 다른 질환에 대한 치료법보다 뒤처지는 또 다른 이유는 뇌가 엄청나게 복잡한 기관이기 때문이다. 인간의 뇌는 1,000억 개의 신경세포를 수용한다. 이는 우리 은하에 있는 별의 수와 거의 같다. 하지만 사르마가 지적했듯이, 신경세포는 별간 고립 상태에 존재하지 않기 때문에 완벽한 비교는 아니다. 대신, 신경세포는 다른 신경세포와 수천 개의 친밀하고 독특한 연결을 형성한다. 이 연결은 신경세포의 건강과 기능에 필수적이다.

"그래서 은하계는 우리 뇌에 비하면 쉬운 일이다." 그는 농담을 한다.

 

뇌는 또 다른 면에서도 예외적이다. 피부 세포와 달리 대부분의 신경 세포는 나가서 증식하지 않는다. 이 경우 분열하지도 않는다. 이들은 신체에서 세포 분열을 통해 재생되지 않는 몇 안 되는 세포 유형 중 하나이며, 뇌가 스스로 복구할 수 있는 기회가 제한적이다. 신경 세포가 성숙하면 살거나 죽는다. 죽으면 끝이다. 신경 세포는 살아남기 위해 에너지와 보호가 필요하다. 이것들이 없으면 신경 퇴행성 질환이 시작된다.

 

파킨슨병의 경우, 이 사망의 진원지는 중뇌에 위치한 구조인 흑질이다. 여기에는 적절한 뇌 기능과 확장된 신체 기능에 필요한 도파민 생성 뉴런 클러스터가 들어 있다.

도파민은 "행복 호르몬" 중 하나로 유명하지만, 신체와 뇌에서 그 역할은 다양하다. 뇌에서 도파민은 신경 전달 물질로 작용하여 신경 세포가 의사소통과 조정에 사용한다. 도파민은 우리가 즐거운 경험에 대한 보상 감정을 나타낸다. 수면, 기분, 동기 부여, 혈류를 조절하는 데 도움이 된다. 흑질에서 도파민은 특히 움직임을 정렬하는 데 중요하다.

 

이러한 다양성 때문에 사르마는 도파민을 교향곡 지휘자에 ​​비유한다. 도파민 생성이 정상일 때 이러한 신체 활동은 조화로운 리듬으로 작용한다. 그러나 생성이 중단되면 동일한 활동이 불협화음이 된다. 그리고 파킨슨병은 뇌에서 지휘자를 앗아간다.

질병이 시작되면 이러한 중뇌 신경 세포가 손상되고 도파민을 생성하는 능력을 잃는다. 시냅스 연결이 끊어지고 의존하는 수백만 개의 다른 신경 세포와 조정하지 못해 죽기 시작한다. 이는 연쇄 효과를 만들어낸다. 즉, 신경 세포가 죽으면서 질병이 진행되어 더 많은 신경 세포가 죽고 더 진행된다.

 

이들의 상실은 억제된 움직임으로 경험된다. 파킨슨병 환자는 떨림, 경련, 근육 경직을 견뎌낸다. 이런 증상은 환자를 신체에서 소외시켜 침대에서 일어나는 것과 같은 평범한 활동조차 고통스러운 노력으로 만든다.

 

하지만 도파민의 지휘자 역할이 시사하듯이, 환자는 또한 다양한 다른 쇠약 증상을 경험할 수 있다. 여기에는 불면증, 변비, 현기증, 충치 및 다양한 통증이 포함된다. 치매의 가능성도 있다. 일부 환자는 무관심, 충동 조절 문제 또는 극심한 기분 변화를 겪는다. 주의력, 동기 부여, 심지어 기억력까지 잃을 수 있다.

 

궁극적으로 어떤 증상이 나타나든 모두 환자의 삶의 질에 해를 끼치며, 이러한 증상적 복권이 존재한다는 것만으로도 첫 진단부터 환자와 그 가족에게 큰 부담이 된다.

 

파킨슨병 치료의 과제

이러한 죽음을 막기 위해 사르마와 같은 연구자들은 신경 세포를 되살리는 방법을 모색해 왔다. 이는 어려운 일임이 입증되었지만, 이 질병의 증상을 관리하는 데는 어느 정도 성공한 사례가 있다. 하지만 궁극적인 치료 목표는 여전히 도달할 수 없다.

 

오늘날 파킨슨병 환자의 표준 치료법은 레보도파이다. 이는 도파민 대체제로 종종 알약으로 복용한다. 약물이 장을 통해 혈액으로 흡수되면 뇌로 들어가 신경 세포가 사용할 수 있는 도파민으로 전환된다. 안타깝게도 레보도파는 증상을 관리하는 데만 도움이 된다. 또한 메스꺼움을 유발하는 등 몇 가지 단점이 있다.

 

그럼에도 불구하고 이 약물은 대부분과 달리 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있기 때문에 파킨슨병 환자에게 필수적이다. 장벽을 외래 병원균이 뇌로 유입되는 것을 막는 생화학적 벽이라고 생각해보자. 이는 건강을 위해 필요한 방어 수단이지만, 바로 그 보호 때문에 생명을 구하는 약물이 신경 목적지에 도달하기 어렵다.

 

"사용 가능한 약물 중 어느 것도 이러한 뉴런의 퇴화와 죽음을 늦추거나 멈출 수 없다."라고 사르마는 말한다." 따라서 회사의 주요 목표는 질병 진행을 늦추거나 심지어 멈출 수 있는 약물을 개발하는 것이다. 만약 그것이 성공적이라면, 그것은 신경 퇴행성 질환 치료에 근본적인 변화가 될 것이다."

 

다른 치료법은 신경 영양 인자, 즉 "신경 보호 메커니즘"을 활성화하여 뉴런의 유지를 지원하는 단백질에 초점을 맞추었다. 인터뷰에서 사르마는 GDNF라는 특정 단백질이 실제로 쥐와 비인간 영장류에서 질병을 치료했다는 것을 보여주는 동물 연구를 인용했다.

그는 인간 임상 시험에서도 뉴런을 구출하고 재생하는 데 긍정적인 결과가 나타났다고 지적한다.

 

하지만 한 가지 문제가 있다. 이 단백질은 분자적으로 무겁다. 무게는 약 32,000달톤으로, 화학자와 물리학자가 사용하는 질량 단위이다. 그것은 혈액-뇌 장벽을 통과하기에는 너무 크다. 혈액-뇌 장벽은 약 400-600달톤의 한계를 부과한다. 즉, GDNF는 알약이나 주사로 복용할 수 없다. 이러한 단백질을 퇴화하는 신경 세포에 전달하기 위해 이 실험에 참여한 연구자들은 뇌 수술을 통해 직접 투여해야 했다.

 

이러한 수술은 분명히 침습적이고 위험하다. 사르마는 이 때문에 윤리 위원회가 초기 단계 환자에게는 승인하지 않을 것이라고 설명한다. 진단 후 치료를 빨리 시작할수록 결과가 더 좋을 가능성이 높음에도 불구하고 말이다.

사르마는 "이러한 임상 실험에서 GDNF는 진단 후 10년이 지난 환자에게 투여되었다."라고 말한다. "[그때까지] 도파민 신경 세포의 20~25%만이 살아 있다."

 

정신-신체 연결의 조화

GeneCode의 자체 신약은 그 중간에 존재한다. 그들은 일반적으로 "GDNF 모방체"로 알려진 것을 개발했는데, 이는 뇌에서 신경 영양 인자가 작용하는 방식을 모방하는 분자로 구성되어 있다. 큰 단백질과 마찬가지로, 그들은 뉴런 축삭의 GDNF 수용체에 결합하여 도파민 생성을 자극하는 화학 신호를 보낸다. 이것은 축삭이 있는 뉴런이 활성 상태를 유지하고 다른 뉴런과 시냅스 연결을 유지하는 데 도움이 된다.

 

단백질과 달리 이 분자들은 작고 무게가 약 500달톤이다. 즉, GeneCode의 약물은 잠재적인 알약이나 주사로 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있다. 이를 통해 더 많은 뉴런이 아직 살아 있고 더 높은 삶의 질을 훨씬 더 오래 유지할 수 있는 초기 단계에서 치료를 할 수 있다.

"소분자의 생산, 운송, 보관은 훨씬, 훨씬, 훨씬 저렴하다."라고 사르마는 말한다. "이것은 전 세계 사람들이 전체 치료를 이용할 수 있다는 것을 의미하는데, 저는 이것이 매우 중요하다고 생각한다."

 

예비 결과는 유망했다. 헬싱키에 있는 사르마와 그의 팀은 실험실에서 모델 파킨슨 도파민 뉴런에 GDNF 단백질과 그 모방 화합물을 모두 테스트했다. 그들은 두 가지 모두 이러한 뉴런을 추가 퇴화로부터 보호할 뿐만 아니라 축삭 성장과 신경 재생을 자극한다는 것을 발견했다.

"운이 좋다면 뇌의 신경 퇴화를 늦추거나 멈추고 주변에서도 멈추어 변비, 통증, 수면 장애, 우울증과 같은 비운동 증상을 완화하는 훌륭한 약물을 얻을 수 있을 것이다. 이러한 증상은 파킨슨 환자의 삶의 질을 크게 떨어뜨린다."라고 사르마는 말한다.

 

앞으로의 길

약물 개발은 길고 힘든 과정이며 GeneCode는 아직 해야 할 일이 많다. 이 회사는 동물 실험을 마치려고 한다. 그 후, 그들은 미래의 품질 보증을 보장하기 위해 약물이 일관되고 안전하게 생산될 수 있음을 증명해야 한다. 그런 다음 독성학 연구를 수행해야 한다. 이 모든 것은 약물이 인간에서 임상 시험을 시작하기 전에 모두 수행된다.

 

"나는 우리가 매우 좋은 약물 후보를 가지고 있다고 생각하지만, 물론 항상 개선의 여지가 있다."라고 사르마는 말한다. "우리는 훌륭한 예비 데이터와 파킨슨병 모델을 가지고 있지만, [하지만] 인간에게 적용하면 상황이 다르다. 상기시켜드리자면, 쥐의 뇌는 3그램이다. 우리의 뇌는 1.5킬로그램이다. 500배의 차이이다."

 

하지만 사르마는 실용적이면서도 낙관적이다. 대화 중에 그는 GeneCode의 노력이 국제적인 연구자 및 의료 전문가 커뮤니티의 지원을 받았다고 언급했다. 그중에는 GeneCode가 약물 개발을 위해 협력한 프랑스 스타트업 ArgoBio와 런던의 Francis Crick Institute에 있는 Neil McDonald Lab을 포함한 유럽과 미국 전역의 여러 연구소가 있다.

 

GeneCode의 약물이 효과가 없더라도 궁극적으로 파킨슨병 환자와 그 가족에게 어제보다 더 많은 희망을 주는 데 필요한 진전으로 이어지는 것은 그러한 종류의 협력과 지식 공유이다.

사르마가 말했듯이 "이 분야는 끝이 없지만 내 인생은 제한되어 있고 우리 모두도 마찬가지이다. 하지만 여러분은 시간을 할애해서 할 수 있는 일을 하시기 바란다."