세브란스 김동석 교수팀, KAIST 연구진과 뇌전증 유발 유전자 규명
동물실험서 유발 유전자 억제 약물 투여 결과 발작 현저히 감소 시켜
세브란스병원 소아뇌전증센터 신경외과 김동석 교수팀(박은경·강훈철·김흥동·이준수 교수)과 KAIST 의과학대학원 이정호 교수팀은 난치성 뇌전증을 유발하는 유전자를 세계 최초로 규명하는 한편, 동물실험을 통해 그 유전자 변이를 억제할 경우 좋은 치료효과를 가져오는 것을 확인했다고 밝혔다.
연구팀은 이번 연구 성과를 의생명 분야의 세계적인 학술지인 <네이처 메디슨>(Nature Medicine, 인용지수 28)지 3월 24일자 온라인 판에 발표했다.
전체 인구 1%의 유병률을 갖고 있는 뇌전증은 뇌신경세포의 일시적이고 불규칙적인 이상흥분현상으로 생기는 질환으로, 환자의 30%는 치료약물에 반응하지 않는 난치성으로 잦은 발작과 이로 인한 정신지체 및 발달장애의 위험을 갖고 있다.
이와 관련 김동석 교수는 "지금까지는 문제가 있는 뇌 부위를 절제하거나 해당 부위에 전기 자극을 주는 수술로 난치성 환자의 70%에서 치료 조절효과를 거뒀다"며 "큰 수술에 따르는 환자부담과 절제되는 뇌 부위가 관장하는 언어 또는 운동기능에 장애를 초래할 수 있는 합병증 위험성을 늘 고려해야 했다"고 설명했다.
또 "뇌수술에도 불구하고 증상이 조절이 되지 않는 중증 난치성 환자도 있어 질환 발병 원인 규명을 통한 새로운 치료법 개발이 절실했다"고 덧붙였다.
연구팀은 소아 난치성 뇌전증을 유발하는 가장 중요한 원인으로 꼽히는'대뇌피질 이형성증'에 주목했다. 뇌신경세포가 정상적으로 생성되지 못한 '대뇌피질 이형성증'을 갖고 있는 난치성 뇌전증 환자로서 뇌수술을 받은 77명의 뇌조직과 혈액 또는 타액을 채취해 첨단 유전자 분석을 실시했다.
분석 결과 12명(15%)의 환자들에게서 혈액이나 타액에서 보이지 않고 뇌 조직에서만 특정 유전자 변이가 관찰됐다.
뇌 조직 안에서도 1% 미만으로 존재하는 희귀 질병 유전자를 찾아내는 큰 성과를 거둔 연구팀은 이 유전자를 실험용 쥐에 이식해 실제로 뇌전증을 유발하는지를 검증했다.
그 결과 뇌전증 환자와 동일한 증상과 병리양상을 확인함으로써 후속연구로 그 유전자 변이를 억제하는 치료법 개발에 착수했다.
김동석 교수는 "많은 치료 후보 약물 가운데 현재 항암제로 쓰이고 있는 한 약물을 투여한 결과 실험용 쥐의 발작 횟수를 포함한 전체 질환 증상이 크게 호전됐다"고 말했다.
또 "향후 뇌전증 치료가 단순히 약물로 발작을 억제하는 단계를 넘어 예방적 치료의 가능성을 보여 주게 됐다"고 평가하면서 "수술적 치료만이 유일한 대안이었던 난치성 뇌전증의 원인을 처음 규명함으로써 혁신적인 치료약물 개발의 실마리를 제공할 수 있는 기념비적 연구 성과를 얻게 됐다"고 강조했다.
공동 책임 연구자인 이정호 교수도 "난치성 뇌질환의 원인 유전변이가 혈액을 포함한 우리 몸 전체에 분포 있을 것이라는 기존의 학설을 뒤집고 뇌 영역에만 국한돼 존재하면서 뇌 기능 전반에 영향을 줄 수 있다는 것을 사람과 동물 모델에서 증명 한 최초의 연구"라며 "앞으로 뇌전증 치료에 큰 전기를 마련할 것"이라고 기대했다.
질병 유전변이를 발현하는 생쥐의 뇌조직 단면에서 환자와 같은 거대신경세포가 관찰되고 약물치료를 통해 거대신경세포가 정상세포로 변화하는 과정.
또 공동 제1저자인 강훈철 교수(세브란스병원 소아신경과)도 "동물 실험에 사용된 약물은 이미 다른 질환의 치료에 이용되고 있는 것으로 난치성 뇌전증 환자에도 쉽게 임상 적용이 가능할 것으로 기대되고 있다"며 "향후 효과적인 치료약물 개발의 단초를 제공할 수 있을 것"으로 전망했다.
한편, 순수 국내 기초 및 임상의학자의 공동 연구를 통해 난치성 뇌신경질환의 원인규명과 함께 치료제 개발 가능성에 한 걸음 다가선 세브란스병원과 KAIST 공동 연구팀은 이번 연구 과정에서 생산된 노하우와 치료약물 등에 대해 국내·외 특허를 출원 중이며, 빠른 시일 내에 환자 대상 임상시험에 들어갈 계획이다.
