miRNA와 siRNA 등 합성 핵산에 적용 가능한 물질 떠올라
다른 치료법에 비해 위험 요인이 적어
[바이오타임즈]엑소좀은 테트라스파닌(Tetraspanins), 지질, RNA, 수용체 등의 서로 다른 분자가 함유된 운반체로 30~100nm 크기의 막 구조로 되어 있다. 세포 대부분이 엑소좀을 분비하는데, 이는 전달된 세포의 성장, 발달, 분화, 사멸에 이르는 폭넓은 생리적 기능에 관여한다.
알츠하이머 질환 치료 위한 나노 기술학적 접근법 연구
엑소좀이 알츠하이머 병증과 관련이 있다는 사실이 밝혀진 이후 연구자들은 알츠하이머에 미치는 영향에 대해 탐구했다. 그 결과 엑소좀이 병원성 입자를 뇌에 전달해 질병을 확장시킨다는 것과, 신경아교세포(Astrocyte)의 세포사멸(Apoptosis)을 유도해 뇌 기능의 이상을 초래한다는 것을 밝혀냈다.
알츠하이머의 새로운 치료법으로 신경세포에 엑소좀을 투여해 아밀로이드 베타 응집을 감소시키는 방법이 제시되었다. 최근에는 여기에 천연 엑소좀이 아닌 인공합성 리포솜을 활용해 아밀로이드 베타를 포획하고 프리세닐린(Presenilin, PS)을 신경아교세포로 가져오는 데 필요한 글리코스핑고리피드(GSLs) 등을 확보하고 있다. 이 방법은 균일성과 오염이 없다는 점에서 우수한 치료법으로 평가된다.
미세아교세포(Microglial Cells)와 지방조직에서 파생된 중피줄기세포의 엑소좀에는 상당한 양의 아밀로이드 베타 분해효소와 인슐린 분해효소, 네프릴리신(Neprilsyn) 등이 함유되어 있다. 과거 엑소좀은 캡슐화된 시약이나 RNA를 다른 세포에 전달하는 수단으로 사용했다. 이러한 사실이 밝혀진 이후 연구자들은 엑소좀을 유사 지질 소낭이나 핵융합 운반체를 활용한 나노 기술학적인 접근법을 연구하고 있다. 이는 알츠하이머 치료에 새로운 방안이 될 것으로 보인다.
다양한 물질 전달하는 엑소좀, 알츠하이머 치료법으로 사용될 수 있어
엑소좀은 생물학적 전달수단으로 사용되기도 한다. 이는 miRNA와 siRNA 등 합성 핵산에 적용할 수 있다. 이와 관련해 연구진들은 수지상세포에 자가유래 엑소좀을 모아 단백질 Lamp2b와 신경세포 특이성 광견병 바이러스 당단백질(Neuron Specific Rabies Virus Glycoprotein, RVG) 펩타이드를 발현하도록 표적 신경세포로의 전달이 가능하다는 것을 증명했다. 또한, 글리세랄알데히드 3-인산염탈수소효소(BACE1)를 저해하는 siRNA를 포함한 RVG 표적형 엑소좀을 개발해 신경세포까지 전달하는 방법을 모색 중이다.
최근 연구에서는 뚜렷한 RNA가 엑소좀을 통해 운반된다는 사실이 밝혀졌다. 기능적인 miRNA를 특정 세포에 전달하는 엑소좀의 능력은 기존 바이러스 기반 유전자 치료를 대체할 새로운 접근법으로 제시되고 있다.
지질이나 내생성 엑소좀(Endogenous Exosomes) 등으로 바이러스 및 합성 전달 시스템을 활용하는 현재의 RNA 접근방식과 달리, 엑소좀의 세포 간 전달체를 이용한 방식은 숙주의 면역반응을 유발하지 않는다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 새로운 유전자 기반 약물 전달 방법도 가능해졌다.
알츠하이머 질환 치료 후보물질 miRNA
그렇다면 엑소좀을 통해 운반되는 miRNA는 어떤 물질일까? miRNA는 세포의 후생 유전적 조절을 담당하는 비암호화 RNA이다. 주로 성장이나 개발, 분화, 줄기세포 재생, 혈관신생 등 여러 생물학적 과정을 조절한다. miRNA에 이상이 생기면 암, 당뇨병, 뇌졸중, 심혈관질환, 신경퇴행성질환 등 만성 질환을 앓게 되거나 병세가 악화된다.
최근 miRNA를 표적으로 한 RNA 간섭(RNAi)이 암을 비롯한 각종 질병의 새로운 치료법으로 주목받고 있다. RNA 간섭은 특정 표적 유전자의 발현을 억제할 수 있는 효과가 있는데, 다른 치료법이 효과가 없을 경우 대체 치료법으로 사용된다.
RNA의 표적인 된 miRNA는 전구체와 흡사해진다. 또한, 알츠하이머 발생에 관여하는 유전자 관련 단백질 발현과 표적 단백질 발현을 낮추는 데 효과적이다. 따라서 miRNA를 활용해 알츠하이머 발생과 관련된 특정 단백질을 억제한다면 알츠하이머 치료에 새로운 치료법으로 사용될 수 있다.
연구진들이 끊임없이 새로운 알츠하이머 치료법을 개발하는 이유는 아직 뚜렷한 치료법이 없고, 인간의 일상생활에 지대한 악영향을 미치기 때문이다. 엑소좀과 miRNA를 활용한 치료법은 다른 기존의 치료법에 비해 위험 요인이 적어 각광받고 있다. 특히 직접적인 치료 과정뿐만 아니라 예후, 진단, 치료용 바이오마커로도 사용할 수 있다는 점이 주목할만하다. 이렇듯 다방면으로 사용이 가능한 이유는 엑소좀과 miRNA가 알츠하이머와 관련된 다양한 세포 및 분자 경로에 영향을 미치기 때문이다. 따라서 엑소좀과 miRNA는 향후에도 알츠하이머 치료에 유용하게 사용될 것으로 보인다.
[바이오타임즈=나지영 전문기자] jyna19@biotimes.co.kr
