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핵심내용

알츠하이머 치료용 천연단백물질의 메커니즘 규명과 원천기술 확보
- 치매 치료한계를 극복한 천연단백물질의 상용화 진행 -

◇ 김명옥 교수팀, 정신의학▪신경과학 세계적 권위지인 “모큘라 싸이카이어트리(Molecular Psychiatry)” 학회지 논문게재
◇ 기초연구-원천기술(특허확보)-상용화(기술이전)의 순환적 연구생태계 구축

□ 국내 연구진이 천연단백물질 오스모틴*이 알츠하이머에 탁월한 효과가 있음을 세계 최초로 규명함과 동시에 치매치료에 대한 원천 기술 확보에 성공했다.
      * 오스모틴 : 식물이 스트레스를 받으면 축적되는 단백질로서 뇌신경 세포 퇴화 억제물질

□ 한국연구재단(이사장 정민근)은 미래창조과학부가 추진하는‘미래유망융합기술 파이오니어사업’의 지원을 통하여, 김명옥 교수팀(경상대학교)이 천연단백물질 오스모틴의 메커니즘을 규명하고 알츠하이머 치료에 원천기술 확보와 상용화 성공 가능성을 제시했다고 밝혔다.

□ 이번 연구결과는 정신의학▪신경과학▪세포생물학 분야의 세계적인 권위지인 분자 정신의학지 ‘모큘라 싸이카이어트리(Molecular Psychiatry, 인용지수 15.147, JCR 상위 0.7%)’ 에 3월 22일에 온라인 게재되었으며, 5월호 표지 논문으로 게재 될 예정이다.
    (논문명 : Novel osmotin inhibits SREBP2 via the AdipoR1/AMPK/SIRT1 pathway to improve Alzheimer’s disease neuropathological deficits)

□ 오스모틴은 동물세포가 가진 구조와 흡사한 점이 많아 인체에 부작용이 적고 혈액-뇌 장벽 통과가 용이하여 뇌신경세포 퇴행에서 유래되는 치매 및 대사질환 치료에 효과적으로 개선할 수 있는 가능성을 가지고 있다.

 ● 합성 물질 등을 이용하는 대부분의 치매치료제는 부작용이 심하고 복용을 중단하는 경우 증상이 악화되는 등 근본적인 치료물질은 아니고 치료효과를 증명하기가 어려운 단점이 있었다.
 ● 이번 연구는 천연단백물질을 이용하여 치매치료 및 대사질환 등에 활용하려는 것으로 인체 흡수를 위한 펩타이드* 형태로 제작하고, 그 메커니즘을 증명하여 치매치료물질로서 활용할 수 있다는 것을 제시하였다.
   * 펩타이드 : 아미노산으로 이루어진 단백질을 이루는 구성요소

□ 지금까지 치매치료에 뚜렷한 약물이 개발되지 않고 있는 상황에서 동 연구성과에 대한 특허를 확보*하였고 원천기술이 상용화**로 연계될 수 있는 파이프라인을 구축하는 성과를 도출했다.
   * 미국특허등록 1건, 국내특허등록 2건, PCT(Patent Cooperation Treaty) 국제 특허 출원 5건
   ** 연구성과 중 일부 치매치료제 개발에 대해 국내 기업에 기술이전 되어 상용화 진행 중

□ 김명옥 교수는 “이번 연구는 알츠하이머 병 및 퇴행성 뇌질환의 근본적인 발병 원인을 규명할 수 있는 시발점을 제공해 줄 뿐만 아니라 치료의 한계점을 해결할 수 있는 밑바탕이 될 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

논문의 주요 내용

□ 논문명, 저자정보
   - 논문명 : “Novel osmotin inhibits SREBP2 via the AdipoR1/AMPK/SIRT1 pathway to improve Alzheimer’s disease neuropathological deficits”
      잡지명 : 분자 정신의학(Molecular Psychiatry, 인용지수 15.147, JCR 상위 0.7%)
   - 저자 정보 : 샤히드 알리샤(공동 제1저자, 경상대 박사후 연구원), 윤광호(공동 제1저자, 경상대 박사과정), 정승수(공동저자, 연대의대 교수), 노만 빈 아비드(공동저자, 경상대 박사과정), 김태현(공동저자, 경상대 박사과정), 이혜령(공동저자, 경상대 박사후 연구원),김명옥(교신저자, 경상대 교수)

□ 논문의 주요 내용

 1. 연구의 필요성
 ● 고령화 시대에 진입함에 따라 퇴행성 뇌질환 중 하나인 치매의 치료에 대한 관심과 사회 경제적 문제들이 대두되고 있다.

 ● 현재까지 치매 치료의 핵심은 뇌에서의 아밀로이드 베타 축적 감소, 신경섬유매듭의 형성 억제 및 퇴화되고 있는 기억력을 향상시키는 방법에 초점이 맞춰져 왔다. 하지만 치료라는 개념보단 증상을 지연시키거나 완화시키는 정도에 머물렀고, 약물을 중단했을 경우 도리어 증상이 더 악화되는 결과를 초래하고 있다.
       * 아밀로이드 베타 : 알츠하이머의 주된 발병원인 중 하나로써 세포 사멸과 인지기능을 감소시키는 것으로 알려져 있다.
       * 신경섬유매듭 : 알츠하이머의 발병원인 중 하나로써 세포골격을 단단하게 만들어 세포가 사멸하게 하고 인지기능을 감소시키는 것으로 알려져 있다.

 ● 연구팀은 이전 선행연구를 통해 오스모틴이 치매 치료에 가능성이 있다는 보도를 한 바 있다. 오스모틴은 알츠하이머 동물 모델에서 아밀로이드 베타의 축적을 감소시킬 뿐만 아니라 기억력을 향상시키는 결과를 보였다. 이번 연구에서는 오스모틴이 어떠한 경로를 통해 치매를 치료할 수 있는지, 기존에 존재하는 가설과 다른 점이 있는지에 대한 연구를 수행했다.
     * 오스모틴 : 식물에서 추출한 단백질, 포유류에 존재하는 아디포넥틴과 동일한 구조를 띄는 단백질이다.

 2. 발견 원리
 ● 치매는 노화 및 유전적 요인에 따른 질병으로써 약 65세 이상에서 많이 발생된다. 독성이 없고 안정성이 확보된 오스모틴의 치매 치료 효과를 확인하고 난 후 알츠하이머 초기, 중기, 말기로 나누어 초기부터 증증 진행된 치매에 이르기까지 치료효과가 있는지 구체적 가설을 세우고 기전을 규명하였다.

 3. 연구 성과
  ○ 오스모틴의 치매 치료 효과를 확인함으로써 알츠하이머 등 치매의 근본적 발병원인이 될 수 있다는 여러 가설을 규명 및 검증하였다. 기존 치료제의 한계가 증상을 완화시키는 수준에 머물렀다면, 오스모틴은 치매 예방 및 치료에 크게 기여할 것으로 기대된다.

상세내용

연 구 결 과  개 요

 1. 연구배경
 ㅇ 치매는 신경세포 사이의 아밀로이드 베타 축적과 신경 세포 내의 세포골격단백질의 경화 및 인지기능의 감퇴라는 세 가지 특징이 나타난다.
 ㅇ 이 세 가지 특징들을 감소시키거나 억제시키는 약물들의 개발이 주를 이루고 있지만 주로 합성 화합물로 이루어져있어 부작용이 나타는 경향이 크고, 결과적으로 치매의 증상을 완화시키는 정도로 머물러 치료제로서의 효율은 크게 좋지 않았다.
 ㅇ 치매는 신경세포내에서 여러 기전이 복잡하게 얽혀 있다. 따라서, 뇌세포 사멸억제, p-tau, 아밀로이드 플라그 생성 등을 억제, 시냅스를 증진시키는 약물 및 물질로서 치매치료 및 개선에 부작용이 없는 천연물질이 가장 적합한데, 아직까지 치매를 근본적으로 치료할 수 있는 치료 약물 및 물질은 개발되지 않고 있다.

2. 연구내용
 ㅇ 연구팀은 기존연구와 차별화된 전략으로 치매의 근본적인 치료 방법이 될 수 있다는 가설로 그 하위 신호 경로인 AMPK, SIRT1 및 SREBP2와 같은 단백질들의 활성을 조절 했고, 이를 통해 아밀로이드 베타 축적을 감소시켰으며, 인지기능을 향상시켰다.
     * AMPK : AMP-activated protein kiase의 당과 지질대사에 관여하는 핵심 인산화 효소이다.
     * SIRT1 : Sirtuin 1의 약자로서 대사 조절에 관여하는 단백질이다
     * SREBP2 : Sterol regulatory element-binding protein 2의 약자로서 콜레스테롤의 합성에 관여하는 단백질이다.

 ㅇ 또한 SREBP2 발현의 현저한 증가로 치매 특징인 아밀로이드 베타 생성이 늘어나는 것을 확인함으로써, 치매의 발병과 관련이 있다는 것을 규명하였다.

3. 기대효과
 ㅇ 오스모틴의 막연한 알츠하이머의 치료 효과의 기전을 규명함으로써 치매 치료제로써의 상용화 가능성을 더욱 높혔다.
 ㅇ 오스모틴 및 이에 기반하는 약물의 개발이 향후 치매 치료제로서 역할을 한다면 상용화를 거쳐 글로벌 의약품 시장에 진출하여 치매치료제 시장 선점과 치매극복 조기달성 할 수 있을 것으로 기대된다.
 ㅇ 치매 치료제를 상용화하여 공공복지 혜택으로 국민의 삶의 질을 높여 줄 것이며 고령화에 따른 사회문제 해결 및 고부가가치 창출이 가능하다.

★ 연구 이야기 ★

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?

치매 치료제를 개발하기 위해 유효성이 나타나는 오스모틴이라는 물질을 분석해보고 문헌들을 참고해봤을 때 천연단백물질의 효용가치에 주목하여 연구를 시작하였고, 고령화 사회 진입에 따른 치매환자의 증가 및 인체에 해가 없는 천연물질 치매 치료제 개발에 중점을 두 연구를 추진함. 특히 천연물질로써 기존 치료제들의 문제점의 근본적인 해결책이 될 수 있을 것 같아 시작하게 되었음

□ 연구 전개 과정에 대한 소개

오스모틴이라는 물질이 치매에 어떠한 효과가 있는지를 우선적으로 확인하고 오스모틴의 이론적 분석을 토대로 치매의 악화와 완화에 대한 실험들을 진행하였고, 보다 기술적인 전기생리학적 방법을 활용하여 인지기능에 대한 자세한 분석을 수행하였음

□ 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소가 있었다면 무엇인지? 어떻게 극복(해결)하였는지?

본 연구를 수행하기 위해 많은 연구인력과 연구비가 투입 되고 있는데 기초연구가 원천기술-실용화-상용화 개발로 더욱 탄력을 받게 하기 위해서는 연구확장 및 연구비가 절실하다. 이를 위한 방법은 현재 모색중에 있음

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?

기존 합성 신약과는 다르게 식물에서 분리한 천연단백질인 오스모틴을 치매 치료제로서 상용화 가능함을 알츠하이머를 통해 구체적 기전 규명 및 치매 치료가 가능하다는 것을 암시하는 것이며,
본 연구는 논문에서 끝나지 않고 기초연구를 토대로 원천기술-실용화로 성과창출하여 창조경제에 크게 기여한 대표적 연구개발성과라 자부함

□ 꼭 이루고 싶은 목표와, 향후 연구계획은?

본 신경생물학 실험실은 박사과정 15명, 석사과정 6명, 박사후 연구원 4명으로 구성되어 있음. 모든 제반 시설 및 연구기반이 구축되어 있기에 본 연구에서 더욱 확장하면 더 새로운 결과를 얻을 수 있다고 자부함. 논문-특허-실용화의 하나의 축으로 연구를 지속해 오고 있는데 창조경제에 더욱 빛날 수 있도록 연구에 열의와 성의를 더욱 다할수 있도록 아낌없는 지원을 부탁드리고 싶음

□ 기타 특별한 에피소드가 있었다면?

연구자는 예술가 못지 않는 영적인 감각과 통찰력이 필요함. 그런데 그 영감과 통찰력은 끊임없는 노력과 인내에서 나온다고 생각함. 실험실에서 저는 오케스트라 지휘자와 같고 실험실 구성원 모두가 각자의 악기(역할)를 잘 연주해서 세계적 성과를 성공적으로 창출할 수 있다고 확신하며, 실험실원 모두들 이 사실을 공감하며 연구하고 있음

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