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투과성 양성자 이용한 알츠하이머 치매 치료기술 개발정상 뇌세포 손상 없이 신경독성 제거하는 쿨롱 나노킬레이트 치료법 개발
조충연 기자  |  dw@doctorw.co.kr
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승인 2018.07.06  10:23:24
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▲ 아밀로이드 플라그 내 독성 산화철의 활성산소 생성
2가 철이온을 갖는 아밀로이드 플라그로부터 산화철 표면에서 활성산소(•OH)가 생성되는 모습
생성된 활성산소는 그리드 세포 등 신경세포를 손상시켜 치매증상을 유발한다.
   
▲ 쿨롱나노킬레이터 치료 개요도
투과성 양성자를 조사해, 산화철나노입자로부터 아밀로이드 플라그가 분쇄되면서 산화철이 비독성 3가 이온으로 변환되는 모습
약물주사 없이 양성자를 쬐어주어서 알츠하이머 치매의 독성물질을 치료할 수 있는 방법이 개발됐다.

한국연구재단은 대구가톨릭대학교 김종기 교수 연구팀이 투과성 양성자를 이용해 알츠하이머성 뇌의 신경독성 제거 및 분쇄 기술을 개발했다고 밝혔다.

알츠하이머 치매의 신경독성은 베타 아밀로이드와 타우 단백질 응집에 의해 발생한다고 알려져 있다. 아밀로이드와 타우 단백질이 산화철 나노입자와 복합체를 형성하고, 이 때 반응성이 큰 2가 철이온(Fe+2)으로 인해 활성산소가 생성되면서 독성이 유발된다.

연구팀은 투과성이 있는 양성자를 조사해, 정상 뇌세포의 손상없이 신경독성을 제거하는 쿨롱 나노킬레이트* 치료법을 개발했다.

쿨롱 나노킬레이트는 양성자-전자 간 쿨롱 상호작용으로 산화철 나노입자로부터 전자 방출이 유도됨으로써 단백질과 결합구조가 와해되고 철의 독성이온이(Iron(II)) 원래 특성대로 비독성화되는(Iron(III)) 과정이다.

양성자에 의해 베타 아밀로이드와 산화철의 결합이 와해되고, 2가 철이온(Fe+2)은 독성이 없는 3가 철이온(Fe+3)으로 변환된다.

기존 연구들이 아밀로이드 플라그나 타우 매듭 중 하나만 표적으로 하는 반면, 이 치료기술은 두 종류의 표적을 동시에 제거할 수 있다. 베타 아밀로이드-산화철 결합체가 타우 응집체의 주 성분이므로 양성자에 의해 동시에 분쇄될 수 있다.

김종기 교수는 “이 연구는 투과성 양성자를 이용해 알츠하이머성 뇌의 신경독성 및 플라그‧매듭을 제거하는 기반 기술을 개발한 것”이라고 연구의 의의를 설명하며, “향후 생체모델을 이용해 노인반 및 타우 매듭의 그리드 세포 손상 경로와 노인반‧타우 매듭 제거에 따른 인지기능 회복 및 치료 안전성을 연구할 계획”이라고 후속 연구 계획을 밝혔다.

이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 방사선기술개발사업의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 케임브리지 재료연구회 교신(MRS communications) 6월 15일에 논문명 ‘Investigation of the redox state of magnetite upon Aβ-fibril formation or proton irradiation ; implication of iron redox inactivation and β-amyloidolysis’, 김종기 교수(교신저자, 대구가톨릭대학교), 최윤식(제1저자, 대구가톨릭대학교) 등으로 게재됐다.

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