KAIST, 알츠하이머병 치료제 개발 새 가능성 제시

임미희 교수 연구팀, 저분자 화합물 산화 환원 반응 활용

KAIST(총장 신성철)는 화학과 임미희 교수 연구팀이 알츠하이머 발병 원인을 동시다발적으로 억제 가능한 치료제 개발 원리를 증명했다고 11일 밝혔다. 또 동물실험에서 효능을 입증하는 등 알츠하이머병에 관한 새로운 치료제 개발 가능성을 제시했다.

임 교수 연구팀은 알츠하이머 발병 원인으로 알려진 '활성 산소종'과 '아밀로이드 베타', '금속 이온' 등을 손쉽고도 동시다발적으로 억제할 수 있는 치료제 개발 원리를 새로 증명했다. 또 이를 알츠하이머 질환에 걸린 동물 모델(실험용 쥐) 치료에 입증했다.

이번 연구에는 KAIST 백무현 교수와 서울아산병원 이주영 교수도 함께 참여했고, 미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society) 4월 1일자에 게재됐다. 논문은 4월 26일자 편집장 선정 우수 논문(Editors’Choice Paper)에도 꼽혔다. (논문명 : Minimalistic Principles for Designing Small Molecules with Multiple Reactivities against Pathological Factors in Dementia)

알츠하이머병은 치매를 일으키는 대표 뇌 질환이다. 질환 원인으로 다양한 요소들이 제시됐지만, 원인 인자들 사이 원리는 아직 명확히 밝혀지지 않았다.

알츠하이머병을 일으키는 대표적 원인 인자로는 활성 산소종과 아밀로이드 베타, 금속 이온이 알려져 있다. 이들 요인은 개별적으로 질병을 유발할 뿐만 아니라, 상호 작용을 통해 뇌 질환을 더욱 악화시킬 수 있다고 알려졌다.

임 교수 연구팀은 단순한 저분자 화합물의 산화 환원 반응을 이용해 알츠하이머병 원인 인자들을 손쉽게 조절할 수 있음을 증명했다. 또 산화 정도가 다른 화합물의 합리적 설계를 통해 쉽게 산화하는 화합물은 알츠하이머 질병 여러 원인 인자들을 한꺼번에 조절할 수 있다는 사실을 확인했다.

왼쪽부터 임미희 교수, 백무현 교수, 김민근 석박사통합과정

임 교수 연구팀은 저분자 화합물 산화 환원 반응으로 활성 산소종에 대한 항산화 작용 가능성을 확인했을 뿐만 아니라 아밀로이드 베타 또는 금속-아밀로이드 베타 응집 및 섬유 형성 정도도 확연히 감소하는 것을 실험적으로 증명했다고 밝혔다.

이 밖에 알츠하이머병에 걸린 동물 모델(실험용 쥐)에 체외 반응성이 좋고 바이오 응용에 적합한 성질을 가지고 있는 대표 저분자 화합물을 주입한 한 결과, 뇌 속에 축적한 아밀로이드 베타 양이 크게 줄어드는 현상과 함께 알츠하이머 동물 모델의 손상된 인지 능력과 기억력이 향상되는 결과를 확인했다.

KAIST는 "이번 연구가 크게 주목받는 이유는 알츠하이머병을 치료하기 위한 화합물을 개발하는 데 아주 단순한 방향족 저분자 화합물 구조변화를 통해 산화 환원 정도를 조절, 여러 원인 인자를 동시에 조절할 수 있고 이러한 간단한 원리로 누구나 손쉽게 치료제를 디자인할 수 있기 때문"이라고 설명했다.

임 교수는 "아주 단순한 방향족 저분자 화합물 산화 정도 차이를 이용해 여러 원인 인자들과의 반응성 유무를 확연히 구분할 수 있다는 점을 증명한 데 의미가 있다"며 "이 방법을 신약 개발 디자인 방법으로 사용하면 비용과 시간을 단축시키는 효과를 얻을 수 있다"고 밝혔다. 이어 임 교수는 "우리가 제시한 치료제 디자인 방법은 다양한 퇴행성 뇌 질환 치료제 개발 성공 가능성을 높일 것으로 기대한다"고 강조했다. 이번 연구는 한국연구재단, 기초과학연구원과 서울아산병원 지원을 받아 이뤄졌다.

단순한 원리를 이용한 알츠하이머병 치료제 후보군 저분자 화합물 개발 이미지