정병훈 전북대 교수팀, 치료제 없는 프리온진환 세포 사멸 기전 규명

[아이뉴스24 박종수 기자] 치명률이 100%에 이르며 현재까지 치료제가 없는 프리온질환(prion diseases)의 병태기전을 규명한 연구가 발표돼 국제 학계의 주목을 받고 있다.

전북대학교 인수공통전염병연구소 정병훈 교수 연구팀은 프리온질환에서 ‘페롭토시스(ferroptosis)’가 신경세포 사멸의 핵심 기전으로 작용한다는 사실을 규명하고, 이를 표적으로 한 치료 전략의 가능성을 제시했다고 8일 밝혔다.

페롭토시스는 철(iron) 의존적 지질과산화에 의해 세포가 사멸하는 산화 스트레스 기반의 세포사멸 방식이다.

프리온질환은 비정상적으로 접힌 프리온 단백질(PrPSc)이 뇌에 축적되며 발생하는 치명적 신경퇴행성 질환으로, 인간의 크로이츠펠트-야콥병(CJD)과 소의 광우병(BSE) 등이 대표적이다.

질환 진행 속도가 빠르고 치사율이 높지만, 현재까지 효과적인 치료법은 개발되지 않았다.

연구팀은 인간 산발성 CJD(sCJD) 환자 뇌 조직과 프리온 감염 마우스 모델(ME7), 세포 모델(PrP106-126 처리 SH-SY5Y)을 통합 분석해 페롭토시스 관련 변화를 체계적으로 확인했다.

그 결과, sCJD 환자 뇌에서는 항산화 효소 GPX4 발현이 유의하게 감소하고 지질과산화 지표인 MDA가 증가하는 등 페롭토시스의 특징적 생화학 변화가 나타났다.

세포 수준에서도 프리온 펩타이드 처리 시 reactive oxygen species(ROS) 증가, Fe²⁺ 축적, glutathione 감소 등 페롭토시스의 핵심 지표가 확인되며 기존 세포사멸 방식과 구별되는 기전이 입증됐다.

특히 페롭토시스 억제제인 Ferrostatin-1(Fer-1)을 처리한 결과, 신경세포 생존율이 회복되고 산화 스트레스 및 지질과산화가 유의미하게 감소하는 것으로 나타났다. 이는 프리온 유도 신경독성이 페롭토시스 경로를 통해 조절될 수 있음을 보여주는 결과다.

동물모델에서도 유사한 양상이 확인됐다. ME7 감염 마우스에서는 GPX4와 SLC7A11 발현이 감소하고 산화 스트레스와 신경손상이 증가하는 등 페롭토시스 관련 병리 변화가 뚜렷하게 나타났다.

또한 유전자 발현 분석 결과 sCJD 환자에서 130개의 페롭토시스 관련 유전자 변화가 확인되며, 프리온질환에서 페롭토시스가 주요 병태생리 축으로 작용함이 입증됐다.

이번 연구 성과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘Redox Biology’(IF 11.9) 최신호에 게재됐으며, 생물학연구정보센터(BRIC) ‘한국을 빛낸 사람들(한빛사)’에도 소개되는 등 우수성을 인정받고 있다.

정병훈 교수는 “프리온질환의 신경세포 사멸 기전을 페롭토시스 관점에서 규명한 체계적 연구”라며 “페롭토시스를 표적으로 하는 치료제 개발 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크다”고 밝혔다. 이어 “향후 관련 약물 개발을 통해 프리온질환 진행 억제와 신경세포 보호 효과를 기대할 수 있다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 창의·개척·대학중점연구소 지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 전북대학교 인수공통전염병연구소와 Zoonosis 핵심연구지원센터의 연구 인프라를 기반으로 진행됐다.