주간뇌연구동향 2015-12-25 한국뇌연구원 뇌연구정책센터
1. APP 와 BACE-1 근접의시각화를통한아밀로이드생성경로통찰력제공 Nat Neurosci. 2015 Dec 7 BACE-1에의한아밀로이드전구체단백질 (APP) 의절단과정은아밀로이드-β (Aβ) 생성과알츠하이머병의신경병리학적특징에서속도제한단계임. ; 따라서, 이기질-효소쌍의물리적접근은광범위한생물학적및치료적의미가있는중요한과정임. 많은연구에도불구하고, APP와 BACE-1 상호작용과 APP 절단의결합 (neuronal locale) 은불분명함 미국캘리포니아주립대 (UCSD) Subhojit Roy 박사연구팀은간단한 on / off 신호로세포내에서 APP와 BACE-1의상호작용을시각화하기위해형광보완기법을기반으로하는광학분석연구를함 연구팀은해마신경세포에서내재화된 APP의운명을추적한다른분석결과와통합하여, 새로합성된구획과내재화된구획모두 ( 특히돌기쪽과시냅스전단추와같은마이크로도메인이재활용된 ) 에서 APP와 BACE-1은상호작용함을보여줌. 축삭에서 APP와 BACE-1은같이수송되었고, 또한수송과정중에도상호작용함을확인함. 마지막으로, 연구팀은알츠하이머병예방돌연변이 (A673T, or the Icelandic mutation, henceforth called APP(Ice) 25 ) 가 APP와 BACE-1의상호작용을현저히약화시키는것을보여주어, 예방을위한메케니즘적근거를제시함 종합적으로, 이러한데이터는이분야에서표준모델에도전하고, 오랜논쟁에대한구체적인통찰력을제공함
1. APP 와 BACE-1 근접의시각화를통한아밀로이드생성경로통찰력제공 OptiCAB: an assay to detect APP BACE-1 interactions in situ (a) The principle: APP and BACE-1 are tagged to complementary (VN- or VC-) fragments of VFP. Interaction of APP with BACE-1 leads to reconstitution of VFP fluorescence. Cloning strategies on right; numbers denote amino acid residues and light gray box represents the transmembrane domain (b) Hippocampal neurons were cotransfected with APP:VN and BACE-1:VC, and time course of complementation was evaluated. Time after transfection (in hours) shown on upper right; intensities quantified below (N = 7 neurons). Note the gradual increase in somatic and neuritic fluorescence over time
2. 수면제졸피뎀, 뇌졸중회복촉진 미국스탠퍼드의대연구팀, 출처 : 데일리메디 수면유도제졸피뎀 (zolpidem) 이뇌졸중회복을촉진시킨다는연구결과가나왔다 미국스탠퍼드대학의과대학신경외과전문의개리스타인버그박사는졸피뎀이뇌졸중으로손상된뇌회로의재생을촉진시키는의외의효과가있다는연구결과를발표했다고 영국의텔레그래프와선데이익스프레스인터넷판이 19 일보도했다 그러나이는쥐실험을통해밝혀진것이며앞으로다른동물을대상으로실험을포함, 추가적인연구가필요하다고스타인버그박사는밝혔다 그는뇌졸중을유발시킨쥐들을두그룹으로나누어한그룹에만뇌졸중발생 3 일후졸피뎀을투여했다. 그결과졸피뎀이투여되지않은쥐들에비해훨씬빠른회복을보였다 이쥐들은졸피뎀이투여된지불과며칠만에발에붙여놓은끈적끈적한패치를제거하는데성공했다 그러나졸피뎀이투여되지않은쥐들은약한달이지나서야끈적거리는패치를다리에서풀어낼수있었다 졸피뎀은신경전달물질가바 (GABA) 가뇌세포체의연접부인시냅스를통해신호를전달하는활동을촉진시킴으로써이러한효과를가져오는것으로생각된다고스타인버그박 사는설명했다
2. " 수면제졸피뎀, 뇌졸중회복촉진 ( 계속 ) 수면을유도하는데필요한용량보다훨씬적은용량의투여로도이러한효과가나타났다고그는강조했다 졸피뎀은미국식품의약국 (FDA) 의승인을받은수면유도제로불면증치료에널리처방되고있다 쥐는사람과는달리뇌졸중으로손상된뇌기능이언젠가는거의다회복되기때문에앞으로다른동물모델을대상으로실험을진행할계획이라고스타인버그박사는밝혔다 졸피뎀을언제, 얼마만큼투여할것인지도사람을대상으로한임상시험에앞서해결되어야할문제라고그는지적했다 뇌졸중은뇌혈관이막혀혈액공급이끊기면서발생하며이로인한뇌조직손상은대부분첫몇시간안에나타난다 며칠이지나면뇌는손상된기능회복을위해서서히신경회로를재구성하기시작한다. 이작업은 3~6 개월이면마무리된다 그러나이러한회복과정을개선할수있는약물치료법은아직없다. 물리치료가도움이되지만그효과는제한적이다 이연구결과는뇌과학전문지 ' 뇌 '(Brain) 온라인판에실렸다
3. 치매원인단백질섬유형성 분자구조제어성공성균관대엄길호교수, " 새로운질병치료기여할것, 출처 : E- 헬스통신 국내연구진이마이크로파를이용, 치매등퇴행성신경계질환의원인이되는단백질섬유의형성과분자구조를제어하는데성공했다 미래창조과학부는최근성균관대엄길호교수, 권태윤연구교수, 울산과학기술원이창영교수공동연구팀이알츠하이머, 파킨슨병등퇴행성뇌신경계질환의원인으로알려진 아밀로이드섬유의형성과분자구조를제어하는데성공했다고 22 일밝혔다 아밀로이드는단백질이나펩타이드사슬이비정상적으로뭉쳐생긴섬유로알츠하이머병, 파킨슨병등퇴행성뇌신경계질환의원인으로알려졌다 특히아밀로이드섬유분자구조의다양성은세포독성등의생물학적기능에중요한역할을하고있지만아직그구조와형성메커니즘은완전하게규명되지않았다 최근활발히진행되는생체친화생체소재 ( 생체내에서면역반응을일으키지않으면서생체분자의특성을모사한소재 ) 개발에도단백질섬유의분자구조제어기술이필수적이 나이런이유로개발에어려움을겪고있다 연구팀은주파수가높은전자파인마이크로파를펄스형태로만들어아밀로이드섬유에쪼이면펄스의조건에따라아밀로이드단백질섬유의길이와나선형구조가달라지는것 을확인했다. 그원인이아밀로이드섬유의정전기적특성에있다는것또한밝혀냈다 마이크로펄스가전달한열에너지가아밀로이드섬유표면전하 ( 물질이가진전기의양 ) 의특성을변화시켜다양한모양으로자라게한다는것이다. 특히열에너지는아밀로이드 섬유의두께변화와크게연관이있었다
3. 치매원인단백질섬유형성 분자구조제어성공 ( 계속 ) 이연구결과는아밀로이드섬유의분자구조의다양성이열에너지상태에의해결정된다는것을보여준다. 이는퇴행성뇌신경계질환및당뇨병등의발병원인이되는아밀로 이드섬유의형성메커니즘을간접적으로제시한것으로볼수있다 또생체소재섬유의분자구조제어에대한새로운패러다임을제시해단백질기반생체친화생체소재개발에매우중요한설계기법으로도활용될수있다 엄길호교수는 " 이번연구는질병발병의원인이되는아밀로이드섬유의분자구조다양성형성메커니즘을이해하는데매우중요하다 " 고의의를설명하고 " 앞으로연구를통해 아밀로이드섬유의형성을지연시키는메커니즘을제시하면질병치료에기여할것으로기대된다 " 고말했다 한편이연구는미래창조과학부와한국연구재단이지원하는기초연구사업으로수행됐으며연구결과는최근공학분야의권위있는학술지인 ' 사이언티픽리포트 (Scientific Reports)' 에게재됐다
4. 국내연구진, 알츠하이머원인단백질작동원리첫규명미래부, KAIST 바이오및뇌공학과최명철교수등, 출처 : 의학신문 국내연구진이알츠하이머병의원인단백질의작동원리를최초로규명, 뇌질환연구의새로운전기가마련됐다 19 일미래창조과학부와한국연구재단에따르면한국과학기술원 (KAIST) 바이오및뇌공학과최명철교수등은타우 (tau) 단백질이미세소관사이의힘을조절하는작동원리를세 계최초로규명했다 알츠하이머병의원인단백질로알려진타우 (tau) 는미세소관을결합시키고붕괴를막아신경세포의안정성을유지하는단백질이다. 알츠하이머병은타우가분리된미세소관의 구조적안정성이저하, 신경세포에서의신호전달이제대로이루어지지않아생기는대표적뇌신경질환이다 연구진은소의신경세포에서정제한튜불린으로성장시킨미세소관을폴리에틸렌글리콜에담아폴리에틸렌글리콜의농도를조절하면서다양한세포물질로차있는세포의복 잡도 (crowding) 환경과비슷하게만들었다 튜불린 (tubulin) 은미세소관을만드는기초단위의단백질. 튜불린이모여프로토필라멘트 (protofilament) 를형성하고이것이모여튜브구조의미세소관을만든다 폴리에틸렌글리콜의농도를높일수록미세소관에가해지는힘의크기가커진다. 이힘이임계값을넘어서면미세소관구조가변형되기시작한다. 하지만타우단백질이결합할 경우미세소관의변형이감소하는데특히프로젝션영역의길이가긴타우단백질의경우미세소관의변형이완전히사라짐을가속기 X- 선산란장치를통해확인했다 지금까지그기능이베일에싸여있던타우단백질의프로젝션영역이미세소관사이에작용하는힘을완충하는범퍼역할을함으로써안정성을유지하는조절장치의역할을 한다는사실을세계최초로밝혔다
4. 국내연구진, 알츠하이머원인단백질작동원리첫규명 ( 계속 ) 향후타우단백질과미세소관사이의구조적상호작용에대한지속적인연구를통해암및알츠하이이머, 파킨슨병등뇌질환을극복하는결정적인열쇠를찾는데기여할것으로 전망된다 최명철교수는 " 지금까지그기능이베일에싸여있던타우의 ' 프로젝션 (projection) 영역 ' 이사실은미세소관의안정성을유지하는조절장치의역할을한다는새로운발견으로, 뇌질환연구의새로운전기를마련했다 " 고밝혔다 한편이번연구는미래부와한국연구재단이지원하는소규모탐색연구지원사업 (SGER: Small Grant for Explratory Research) 을통해수행됐으며, 연구결과는권위있는학술지미 국국립과학원회보 (PNAS) 11 월 5 일자온라인판에실렸다 마이크로튜불 (Microtubule) = 마이크로튜불 (microtubule) 은지름이 25 나노미터 (1 나노미터는머리카락굵기의 10 만분의 1) 인단백질나노튜브로써, 세포분열 (Cell division), 세포속물질수송 (Intra-cellular trafficking), 세포뼈대 (Cytoskeleton) 의역할을담당한다 타우 (Tau)= 타우단백질은마이크로튜불결합단백질 (Microtubule-associated-protein) 의일종으로주로신경세포뉴런 (Neuron) 에서액손 (axon) 에분포한다. 마이크로튜불의 동역학 (dynamics) 과안정성 (stabilization) 제어에관여한다고알려져있다. 알츠하이머와파킨슨병이타우의기능결함에기인하다고보고됐다 가속기 X- 선산란 (Synchrotron X-ray scattering) 장치 = 전자를빛의속도에가깝게가속시켜발생되는강력한 X- 선을이용해서브나노미터의정확도로물질의구조를측정하는 장치이다 폴리에틸렌글리콜 (polyethyleneglycol) = 물에잘녹는친수성, 생적합성, 생분해성고분자
5. 부정맥약, 알츠하이머치매에효과쥐실험서뇌신경세포사멸억제 이상행동도개선, 출처 : 의학신문 日연구팀, 치매진행억제세계첫치료제기대 부정맥등치료에사용되는약물이알츠하이머형치매의원인인뇌신경세포의사멸을억제하는것으로밝혀졌다 일본국립장수의료연구센터를비롯한연구팀은쥐실험을통해뇌의신경세포사멸을억제하는효과를확인하고, 치매치료제개발에활용할가능성이있는연구성과로서주목 하고있다고발표했다. 연구성과는영국과학잡지 ' 네이처커뮤니케이션즈 ' 에게재됐다 알츠하이머형치매는뇌의신경세포에존재하는단백질인 ' 타우 ' 가모여 ' 신경원섬유변화 ' 를일으키고신경세포가사멸하면서발병하는것으로알려져있다 연구팀은타우의응집을저해하는화합물을조사하던중맥박이느려지는서맥및기관지천식치료에사용되는 ' 이소프로테레놀 ' 에주목했다 이약물을 3 개월간쥐에투여한결과타우의응집이저해되고신경세포사멸을억제하는효과가있었다. 신경활동저하및이상행동에대해서도개선효과를나타냈다 연구팀은 " 앞으로심장에부담을주지않는등부작용을극복하고사람을대상으로이약물에대한효과를확인할수있다면치매의진행을늦추는것이아닌, 억제하는세계첫 치료제가될수있을것으로기대하고있다 " 고설명했다
02. 과학기술정책및산업동향 1. 주요신경계질환에서의줄기세포를이용한치료제개발에대한동향보고서출처 : BRIC 목차 1. 서론 2. 본론 2.1 퇴행성신경질환치료를위한줄기세포치료제개발 2.1.1 hpsc (human pluripotent stem cell) 을이용한치료제개발 2.1.2 ADSC (adipose-derived stem cell) 을이용한치료제개발 2.1.3 줄기세포의이식률개선 2.2 AD (Alzheimer s Disease) 줄기세포치료제개발 2.2.1 AD치료를위한이식용줄기세포근원 (stem cell source) 과고려할점 2.3 PD (Parkinson s Disease) 줄기세포치료제개발 2.3.1 PD치료를위한이식용줄기세포근원 (stem cell source) 2.4 HD (Huntington s Disease) 줄기세포치료제개발 3. 결론 4. 참고문헌 출처 : http://www.ibric.org/myboard/read.php?board=report&id=2445&page=1
02. 과학기술정책및산업동향 2. 뇌경색후유증치료세포의약품美임상출처 : 의학신문 다이닛폰 산바이오 'SB623' 내년 1 월중환자투여예정 다이닛폰스미토모제약과산바이오 (SanBio) 는뇌경색후마비등후유증을치료하는세포의약품후보물질 'SB623' 의임상시험을미국에서공동으로착수한다고발표했다 양사는안전성과유효성을검토하는제 Ⅱb 상임상시험 (ACTIsSIMA Trial:Allogeneic Cell Therapy for Ischemic Stroke to Improve Motor Abilities) 의대상자모집에착수했으며, 내년 1 월중에환자에투여할예정이라고발표했다 SB623 은뇌경색세포치료제로는처음으로 FDA 로부터임상시험실시를승인받은세포의약품으로, 건강한사람으로부터채취한골수액을가공 배양해제작된타가유래간엽계 줄기세포이다 신경조직에투여하면뇌의신경재생능력을유발함에따라손상된신경세포재생을촉진시키는효과를기대할수있다. 산바이오가단독으로실시한 Ⅰ/Ⅱa 상임상시험에서는 허혈성뇌경색후운동기능도개선된것으로확인됐다 다이닛폰스미토모는지난해 9 월산바이오로부터북미지역공동개발및독점판매에관한라이선스계약을체결하고, Ⅱb 상임상을준비해왔다 이번임상시험에서는미국의약 60 개시설에서만성기뇌경색환자 156 명을대상으로안전성및유효성을검토하기로했다 뇌경색은해마다미국에서만약 80 만명이발병하고이가운데 87% 는뇌에산소를공급하는혈관이막힘에따라발병하는허혈성뇌경색. 특히미국에서는뇌경색이신체후유증 을남기는주요요인이다. 일반적으로급성기뇌경색치료법에서는뇌경색후 6 개월을지나면개선효과가뚜렷하지않은것으로알려져있다
감사합니다