다발성 경화증을 위한 새로운 재생 치료제가 필요한 상황이며 세포 치료가 유망한 접근법인 것으로 보인다.
탈수초성 질환은 뉴런의 미엘린초가 손상되는 질병이다. 신경 자극의 전도 기능을 손상시키며, 관련된 뉴런 위치에 따라 감각 인지 및 운동, 인지 능력의 손상을 유발한다.
이 질병은 유전이나 감염성 물질, 자율면역반응 등에 의해 유발될 수 있으며 그 외에 알려지지 않은 요인도 있을 수 있다.
뇌졸중과 척수 부상은 수초 탈락 질환으로 이어질 수 있다. 항정신병약이나 제초제 같은 특정 약물도 수초 탈락을 유발할 수 있다. 이러한 특별한 상황이 '희돌기교세포'라고 알려진 두뇌와 척수 속의 특수 세포군을 손상 입히거나 손실하게 만드는 것이다. 그리고 희돌기교세포의 기능을 복구하게 되면 탈수초성 질환 증세를 개선할 가능성이 있다.
다발성 경화증과 미엘린초
다발성 경화증(MS)은 탈수초성 질환의 가장 대표적인 사례다. 이 질병에 걸리면 두뇌 및 척수 등 여러 부위에 위치한 백질에 상처가 발생하며, 이는 자율면역반응에 의한 것으로 간주되고 있다. 보통 유전이나 환경적 요인 때문에 이 질병에 걸리는 것으로 알려져 있지만 아직 정확한 원인은 알려지지 않았다.
미엘린초는 지방 코팅으로써 중추신경계의 희돌기교세포와 말초신경계의 슈반 세포에 의해 생성되는 것이다. 한편, 슈반 세포는 교질 세포의 일종이다.
교질 세포는 뉴런 축색돌기의 길이를 따라 전열 코팅을 만든다. 이 절연층은 축색돌기 주위로 동심원을 그리고 있는 교질 세포로 구성돼 있다. 단일 교질 세포는 여러 겹의 피복을 만들 수 있으며 '랑비에 결절'로 구분된다. 미엘린초 피복은 얇은 축색돌기를 물리적으로 보호하고 전기 신호 전도를 개선한다.
PRMT5 효소, 희돌기교세포 만드는데 필요
뉴욕대학 신경과학이니셔티브의 패트리지아 카사시아 박사가 있는 연구팀은 중추신경계의 교질 희돌기교세포의 개수를 조절할 수 있는 효소가 있다고 주장했다.
이전 연구에서는 PRMT5라는 효소가 희돌기교세포에 풍부하게 들어있다는 것을 확인했다. 그리고 실험쥐의 희돌기교세포 및 간세포에서 PRMT5 유전자를 제거하자 척수와 두뇌의 미엘린초가 현저하게 줄어들었고 대조군 실험쥐에 비해 수명이 현저하게 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
PRMT5가 부족하면 희돌기교세포의 성장을 저해한다. 이는 유전자에 영향을 미치는 DNA 조절에 변화가 발생했기 때문이다. 이 같은 변화의 대다수는 히스톤아세틴전달효소에 좌우된다. 따라서 PRMT5가 손상돼도 이차 히스톤아세틴전달효소를 공급하면 미엘린초 생성을 회복할 수 있다.
T세포가 매개하는 자율면역체계가 다발성 경화증 유발에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있지만, 이번 연구 결과에 따르면 두뇌 대식세포 활성화가 유리하게 작용할 수 있다. 대식세포는 병원균이나 대형 독성 물질을 '포식하는' 면역세포를 말한다. 그리고 이 대식세포는 시토킨을 배출해 면역 체계의 염증 반응이나 활성화를 유발할 수 있다.
mCSF, 미엘린초 복원하기 위해 희돌기교세포 활성화
캐나다 라발대학의 세르게이 리베스트 박사 연구팀은 실험쥐에 수초 탈락을 유도하기 위해 구리 결합 독소인 '쿠프리존'을 처치했다. 이후 실험쥐의 체내에서 독소를 제거하고 재수초 형성 현성을 조사했다. 이를 위해, 대식세포 증식 자극인자(mCSF)를 처치했다.
mCSF는 희돌기교세포에 의한 미엘린초 회복을 촉진하고 수초가 다시 형성되는 환경을 조성한다. 연구팀은 mCSF가 대식세포 성장을 촉진하고 강화하는 데 도움이 된다는 것을 증명했다.
현재까지 다발성 경화증과 함께 발생하는 신경 손상을 회복시킬 수 있는 약물이 개발되지 않았지만 mCSF는 진행성 다발성 경화증 환자 임상시험에서 그 우수성을 입증했고 잠재적으로 질병 진행 상황을 역전시킬 수 있다는 것을 확인했다.
다발성 경화증을 위한 세포 치료
미국의 아스테리아스 바이오테라퓨틱스는 AST-OPC1이라는 세포 치료법을 개발했다. AST-OPC1은 사람의 배아줄기세포에서 만들어지는 희소돌기아교전구세포를 일컫는다.
중추 신경계에서 발생한 수초 탈락을 회복시키는 3가지 메커니즘이 있다. 먼저 신경 성장을 촉진하는 단백질을 생성하고 혈관을 자극하며 수초가 탈락된 뉴런의 축색돌기를 회복시키는 것이다. 현재 AST-OPC1은 척수 부상 환자를 대상으로 임상시험을 진행 하고 있다.