많은 신경퇴행성 질환 또는 뇌 세포의 기능 상실 또는 사멸로 인해 발생하는 상태는 대부분 치료할 수 없는 상태로 남아 있다. 대부분의 이용 가능한 치료법은 신경 퇴화로 이어질 수 있는 여러 과정 중 하나를 대상으로 하며, 이는 질병 증상이나 진행을 완전히 해결하는 데 전혀 효과적이지 않을 수 있다.

그러나 연구자들이 스스로를 정화하고 치유하는 뇌의 고유한 능력을 이용한다면 어떨까? 버지니아 대학교 루켄스 연구팀은 뇌 자체의 면역 체계가 신경퇴행성 질환 치료의 열쇠를 쥐고 있을지도 모른다고 믿는다. 이 연구에서 뇌의 면역 세포 또는 소교 세포가 알츠하이머 병을 예방하는 데 도움이 될 수 있는 단백질을 발견했다.

신경변성 치료의 과제

신경퇴행성 질환에 사용할 수 있는 치료법은 진행 중인 신경퇴행을 중지하는 동시에 신체의 영향을 받는 부위의 치유 및 회복을 돕지 않는다.

실패한 치료의 측면에서 알츠하이머병은 아마도 가장 악명 높은 신경퇴행성 질환일 것이다. 65세 이상의 미국 성인 9명 중 1명 이상에게 영향을 미치는 알츠하이머병은 뉴런의 사멸과 이들 사이의 연결 상실로 인한 뇌 위축으로 인해 발생한다. 이러한 사상자는 기억력과 인지력 감퇴에 기여한다. 수십억 달러가 알츠하이머 치료제 연구에 투입되었지만 현재까지 테스트된 거의 모든 약물이 임상 시험에서 실패했다.

개선된 치료 옵션이 필요한 또 다른 일반적인 신경퇴행성 질환은 다발성 경화증이다. 이 자가면역 상태는 미엘린으로 알려진 뉴런의 보호 덮개를 공격하는 면역 세포에 의해 발생한다. 미엘린을 분해하면 뉴런과 신체의 나머지 부분과의 연결 사이의 통신 장애가 발생한다. 현재 치료법은 면역 체계를 억제하고 잠재적으로 쇠약하게 하는 부작용을 일으킬 수 있다. 이러한 치료 옵션 중 다수는 신경계에 축적되어 세포를 죽일 수 있는 미엘린 잔해의 독성 효과를 해결하지 못한다.

신경 퇴행 치료의 새로운 지평

소교세포는 뇌 세포로 가장한 면역 세포이다. 생쥐에서 소교세포는 배아의 난황낭에서 시작하여 발달 초기에 뇌에 침투한다. 사람들의 소교세포의 기원과 이동은 아직 연구 중이다.

소교세포는 건강한 뇌 기능에 중요한 역할을 한다. 다른 면역 세포와 마찬가지로 소교세포는 병원균과 손상에 빠르게 반응한다. 그들은 부상을 제거하고 고통받는 조직을 고치는 데 도움을 주며 병원균과 싸우는 데 적극적인 역할을 할 수도 있다. 소교세포는 또한 면역 반응의 정상적인 부분인 뇌 염증을 조절하여 확인하지 않으면 부종과 손상을 유발할 수 있다.

소교세포는 또한 다른 뇌 세포의 건강을 지원한다. 예를 들어, 뉴런의 생존과 기능에 유익한 것으로 알려진 단백질 BDNF와 같이 탄력성을 촉진하는 분자를 방출할 수 있다.

그러나 소교세포의 핵심 특징은 놀라운 청소 기술이다. 모든 뇌 세포 유형 중에서 소교세포는 다발성 경화증에서 손상된 미엘린, 죽은 세포 조각 및 알츠하이머 병의 특징인 독성 단백질인 아밀로이드 베타를 포함하여 뇌의 찌꺼기를 청소하는 절묘한 능력을 가지고 있다. 그들은 주변 환경의 쓰레기를 소비하고 분해하여 주변 쓰레기와 이웃 세포를 효과적으로 먹어치움으로써 이를 달성한다.

소교세포가 뇌 기능을 유지하는 데 많은 필수적인 역할을 한다는 점을 감안할 때, 이러한 세포는 신경퇴행 관련 기능 장애의 여러 부분을 해결할 수 있는 능력을 보유할 수 있다. 더욱이, 뇌의 평생 거주자인 소교세포는 이미 뇌 보호의 모범 사례에 대해 교육을 받았다. 이러한 요인으로 인해 소교세포는 연구원들이 신경변성으로부터 보호하기 위해 고유한 능력을 활용할 수 있는 완벽한 위치에 있다.

동물 모델과 인간 환자 모두의 새로운 데이터는 이전에 과소평가되었던 소교세포가 신경퇴행성 질환의 발달에서도 역할을 한다는 점을 지적한다. 알츠하이머병 및 다발성 경화증과 같은 질병에 대한 많은 유전적 위험 요소는 비정상적인 소교세포 기능과 강하게 연관되어 있다. 이러한 발견은 소교세포 기능의 중단이 신경계 질환 발병 및 중증도에 기여할 수 있음을 시사하는 동물 연구의 축적을 뒷받침한다.

이것은 다음 논리적 질문을 제기한다. 연구자들은 신경퇴화로부터 신경계를 보호하기 위해 소교세포를 어떻게 활용할 수 있을까?

소교세포의 마법에 참여하기

우리 연구실의 최근 연구에서 우리는 소교세포가 신경퇴화에 대한 반응을 조작하는 데 사용하는 SYK라는 중요한 단백질에 중점을 두었다.

우리 공동 연구자들은 소교세포가 알츠하이머병의 아밀로이드 베타 또는 다발성 경화증의 미엘린 잔해와 같은 환경의 잔해를 만났을 때 SYK의 활동을 증가시킨다는 것을 발견했다. 소교세포에서 SYK 기능을 억제했을 때, 우리는 알츠하이머 생쥐 모델에서 2배 더 많은 아밀로이드 베타가 축적되고 다발성 경화증 생쥐 모델에서 6배 더 많은 수초 파편이 축적된다는 것을 발견했다.

알츠하이머 생쥐 모델의 소교세포에서 SYK 기능을 차단하면 독성 신경 단백질 수치가 증가하고 죽어가는 신경 세포 수가 급증하는 등 신경 건강이 악화되었다. 이는 생쥐가 공간 기억력 테스트를 배우지 못했기 때문에 인지 기능 저하가 빨라진 것과 관련이 있다. 유사하게, 다발성 경화증 생쥐 모델에서 SYK 손상은 운동 기능 장애를 악화시키고 수초 복구를 방해했다. 이러한 결과는 소교세포가 SYK를 사용하여 신경변성으로부터 뇌를 보호한다는 것을 나타낸다.

그러나 SYK는 손상과 퇴화로부터 신경계를 어떻게 보호할까? 우리는 소교세포가 SYK를 사용하여 뇌의 파편으로 이동한다는 것을 발견했다. 또한 청소 과정과 관련된 다른 단백질을 자극하여 소교세포가 이 파편을 제거하고 파괴하도록 돕는다. 이러한 작업은 SYK가 소교세포가 독성 물질을 제거하도록 충전하여 뇌를 보호하는 데 도움이 된다는 생각을 뒷받침한다.

마지막으로 우리는 SYK를 활용하여 신경 퇴행을 악화시키기 전에 파편을 청소하는 데 도움이 될 수 있는 "슈퍼 소교세포"를 만들 수 있는지 알아보고 싶었다. 생쥐에게 SYK 기능을 향상시키는 약물을 투여했을 때 알츠하이머병 생쥐 모델이 약물을 투여받은 후 일주일 후에 뇌에 플라크 축적 수준이 낮아지는 것을 발견했다. 이 발견은 알츠하이머병을 치료하기 위해 소교세포 활동을 증가시킬 가능성을 지적한다.

소교세포 치료의 지평

신경퇴행성 질환을 치료하기 위해 슈퍼 소교세포 정리팀을 만드는 것이 사람들에게 유익한지 알아보기 위해서는 향후 연구가 필요할 것이다. 그러나 우리의 결과는 소교세포가 이미 신경계의 독성 폐기물을 제거하고 손상된 부위의 치유를 촉진함으로써 신경퇴행성 질환을 예방하는 데 중요한 역할을 하고 있음을 시사한다.

그래도 좋은 것을 너무 많이 가질 수 있다. 소교세포에 의한 과도한 염증은 신경계 질환을 악화시킬 수 있다. 우리는 마이크로글리아에 추가 손상을 일으키지 않고 유익한 기능을 수행하기 위한 적절한 지침을 갖추면 언젠가는 신경퇴행성 질환을 치료하고 예방하는 데 도움이 될 것이라고 믿는다.