‘세포외소포(Extracellular Vesicle, EV)’ 기반 유전자 치료로 알츠하이머병을 치료할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
26일 의학 전문 국제 학술지 ‘BMC 메디신(BMC Medicine)’에 따르면, 중국 베이징 수도의과대학(Capital Medical University) 연구팀은 EV를 매개로 한 시냅스 단백질 메신저 리보핵산(mRNA)을 알츠하이머병에 걸린 생쥐의 뇌에 전달하면 인지 장애가 개선된다는 결과를 얻었다.
시냅스 단백질은 기억 처리, 학습, 알츠하이머 발병에 핵심 역할을 한다. 알츠하이머병 환자는 혈장 신경세포 유래 EV의 시냅스 단백질이 줄어든다는 연구 결과가 있다.
연구팀은 알츠하이머병 환자 57명과 건강한 대조군 56명을 대상으로 내측두엽 위축(Medial Temporal Lobe Atrophy, MTA) 점수를 매기는 방식으로 자기공명영상(MRI)으로 뇌 위축을 평가했다.
혈장 신경세포 유래 EV와 뇌척수액(CSF)에서 SNAP25(Synaptosome-Associated Protein 25), GAP43(Growth-Associated Protein 43), 뉴로그라닌(Neurogranin), 시냅토태그민1(Synaptotagmin 1) 등 4가지 시냅스 단백질의 수준을 모두 측정했다. 시냅스 단백질 수준 변화와 뇌 위축 연관성도 함께 조사했다.
또 광견병 바이러스 당단백질로 조작된 EV에 GAP43과 SNAP25를 부호화한 mRNA를 탑재해 생쥐의 뇌에 투여했다. 그리고 치료 후 시냅스 단백질, 수상돌기 밀도, 인지기능을 평가했다.
그 결과 알츠하이머병 환자의 신경세포 유래 EV에서 GAP43, SNAP25, 뉴로그라닌, 시냅토태그민1이 줄어든 반면 CFS에서는 증가했고, 이 같은 변화는 뇌 위축의 정도와 부합하는 것으로 나타났다. 생쥐의 뇌에서는 GAP43와 SNAP25가 감소했다.
하지만 조작된 EV를 투여한 뒤 생쥐 뇌에서 GAP43과 SNAP25가 늘었고, 수상돌기 밀도가 증가해 생쥐의 인지 능력이 향상된 것으로 확인됐다. 조작된 EV는 시냅스 단백질을 효율적이고 안정적으로 뇌에 전달해 수치를 현저하게 올렸다. 시냅스 단백질 수치 상승은 신경세포막의 수상돌기 밀도를 촉진해 알츠하이머병의 인지 장애를 개선할 수 있다.
연구팀은 이번 연구를 알츠하이머병 생쥐에서 EV를 통해 시냅스 단백질 mRNA를 성공적으로 전달해 주목할 만한 치료 효과를 보인 최초의 사례로 평가했다.
이번 연구 결과는 <Delivering synaptic protein mRNAs via extracellular vesicles ameliorates cognitive impairment in a mouse model of Alzheimer’s disease> 논문으로 의학 전문 국제 학술지 ‘BMC 메디신(BMC Medicine)’에 실렸다.
Primary Source
Cai, H., Pang, Y., Ren, Z. et al. Delivering synaptic protein mRNAs via extracellular vesicles ameliorates cognitive impairment in a mouse model of Alzheimer’s disease. BMC Med 22, 138 (2024). https://doi.org/10.1186/s12916-024-03359-2
