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배진건 박사(이노큐어 테라퓨틱스, 수석부사장)

배진건 박사
배진건 박사

2021년 대한민국 보건당국 자료에 따르면 65세 이상 노인(853만7000명)의 57%가 여성이다. 초고령 노인이 많이 앓는 레고카지노 치매나 파킨슨병 환자는 여성이 많다. 독특하게 레고카지노 치매는 여성 노인의 병이다. 2021년 진료 환자 59만 3270명 중 71.4%인 42만4117명이 여자이다. 2017년(72.1%)과 비슷하다. 다만 4년 새 치매 환자의 변화를 따져보면 남성(35.4%)이 여성(31.2%)보다 약간 높다. 파킨슨병(11만3301명)도 여성이 58.9%로 남성보다 많다.

미국의 경우 600만명 이상이 레고카지노 치매에 걸려 살고 있다. 미국도 한국과 마찬가지로 레고카지노 치매의 3분의 2가 여성이다. 과학자들이 어떻게 레고카지노 치매가 일어나는지? 왜 여성에게 더 많은 지 정확하게 알지 못한다.
하지만 이 주제에 관한 연구의 관심도는 분명히 높다. 지난 6월 30일 자 'Alzheimer’s and Dementia' 라는 저널에 'Genome-wide association and multi-omics studies identify MGMT as a novel risk gene for Alzheimer's disease among women'이라는 제목의 논문이 출판되었다.

미국 보스턴의학대학과 시카고대 연구진은 레고카지노병과 관련된 2개의 유전자 그룹에서 서로 다른 방법으로 MGMT라고 불리는 새로운 유전자가 레고카지노병과 연관돼 있음을 밝혀낸 것이다. 2개의 유전자 그룹 중에 특히 APOE4 유전자가 없는 1만340명의 여성 유전자 풀(pool)이 관심을 끈다. APOE4 유전자는 대표적인 치매 유발 유전자다. 따라서 이 유전자가 없는 여성군에서 치매가 발생하면 다른 유전요소가 결정인자가 된다고 설명할 수 있다.

APOE는 지질대사에 핵심역할을 하는데 ApoE2, ApoE3, ApoE4 3가지 변이형 중 ApoE4 변이형이 치매 위험과 연관돼 있다는 것이 1993년 처음 밝혀졌다. ApoE4 변이형을 한쪽 부모에게서 받은 사람은 치매 위험이 3배, 양쪽 부모에게서 받은 사람은 10배 높아진다고 알려져 있다. 연구책임자인 보스턴 의학대학의 린지 패러 교수는 "MGMT는 여성 특유의 레고카지노 유전 인자에 대한 몇 안 되는 그리고 아마도 가장 강력한 연관성"이라고 말했다.

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왜 레고카지노 치매는 남성보다 여성 노인이 월등히 많을까? 질문은 계속된다. Scripps Research와 Massachusetts Institute of Technology (MIT)의 공동 연구팀이 이 질문의 답을 찾아낸 것 같다. 'Mechanistic insight into female predominance in Alzheimer’s disease based on aberrant protein S-nitrosylation of C3'라는 제목으로 12월 14일자 'Science Advances'에 보고하였다[DOI: 10.1126/sciadv.ade0764].

먼저 우리가 주목해야 할 것이 우리 몸 안에는 존재하는 보체(complement)라는 시스템이다. 대부분 간세포(hepatocyte)에 의해 만들어지고, 대부분 활성이 없는 전구체 상태로 혈액에 존재한다. 열에 약하고, 살균성뿐만 아니라, 용혈현상, 용균현상, 보체결합 반응에도 이용되는 혈청 성분으로 "C"(complement)라고 약칭한다. 보체는 항원 혹은 항체와 단독으로 결합하지 않고, 항원항체 복합체와 결합한다. 항원 항체 복합체와 보체 단백질이 결합되면 보체 활성화 반응을 촉진시켜서, 미생물 병원체를 제거하는 경로를 강화하고, 병원체 자체를 직접 공격한다.

C3는 보체계 활성화에 중심적인 역할을 하며 특히 보체계의 고전경로 및 대체경로의 활성화에 필수적이다. C3a 아나필라톡신으로도 알려진 C3a 펩타이드는 염증작용(Inflammation)을 조절하고, 항균력을 보인다. 감염체 제거를 위한 염증반응으로, 조직에 침투한 감염체를 제거하는 신체방어 중 하나인 염증반응을 유도하는데 관여하는 주요 기능을 수행한다.

일산화 질소(Nitric Oxide, NO)는 면역세포에서 과잉 생성되면 관절염, 염증성 장질환 등 자가면역 질환, 암 등 만성 염증성 질환을 유발한다. 과다 생성된 NO는 수많은 free radical 생성을 촉진하여 뇌신경계에 작용하여 기억력 감소, 뇌 노화 초래를 유발한다.

왜냐하면 특히 뇌단백질에 존재하고 있는 '유황, sulfur atom, S'을 가진 아미노산의 S-nitrosylation (SNO)은 중요한 Post-Translational Modification의 하나이다. 립튼 교수는 이것을 레고카지노 치매와 같은 뇌질환의 "SNO-storms" 이라고 부른다.

립튼 교수의 연구팀은 'C3'의 SNO를 재는 트랩(SNOTRAP)을 만들어 뇌질환을 정량적으로 더 정확하게 측정하는 방법으로 이미 이전 연구에서 사용하였다[그림 1]. 이번 'Science Advances'에 기재한 연구는 레고카지노 치매로 죽은 20명(남자 10명과 여자 10명)의 뇌와 레고카지노에 걸리지 않은 대조군 20명의 뇌를 조사하였다.

연구팀은 40개의 죽은 뇌에서 1449개의 다른 단백질이 S-nitrosylation (SNO)된 것을 찾아냈다. 이미 이전 연구에서 'complement C3'를 포함하여 레고카지노 치매와 연관된 몇 개의 단백질들이 포함되었다. 조사 결과는 그 중에서도 분명하게도 ‘complement C3’ 라는 단백질의 S-nitrosylation이 죽은 여성의 뇌에서 남성보다 월등하게 6배나 높게 많이 존재하였다.

왜 이런 차이가 났을까? 연구를 주도한 립톤 교수는 여성이 남성들보다 레고카지노 치매 환자가 많은 이유는 에스트로젠(estrogen) 호르몬의 양이 폐경기 후에는 줄어들기 때문이라고 설명한다. 보통 때는 'C3'의 형성을 저해하는 보체(complement) 시스템은 결국 면역 작용의 일부이다. 염증작용을 조절하기에 "complement cascade"라고 불린다. 에스트로젠이 여성의 뇌에서 'C3 S-nitrosylation'을 막는다.

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하지만 폐경기 여성에서는 에스트로젠이 일산화 질소(NO)를 제거하지 못하기에 보체 시스템의 "SNO-storms" 현상이 일어나는 것이다[그림 2]. 그러나 "SNO-storms"으로 대식작용이 증가하여 시냅스를 먹어버려 뉴런이 파괴되어 뇌신경 신호전달에 혼란을 초래하는 것이다. 이번 연구는 왜 레고카지노 치매는 남성보다 여성 노인이 월등히 많은 이유를 분명하게 설명하는 기초를 쌓았다.

그러면 폐경기 여성의 레고카지노 치매를 줄이기 위해 어떻게 'SNO modification'을 막는 약을 개발할 것인가? 모든 사람의 새로운 숙제가 되었다.

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