뇌혈관 장벽 잠깐 열었더니…치매 항체 치료제 전달률 8.1배↑

경증 치매 어르신이 자원봉사자들의 도움을 받아 덧셈, 뺄셈 연습을 하고 있다. /사진=백선기

뇌혈관 장벽하는 뇌혈관 장벽(Blood brain barrier, BBB)을 일시적으로 열면 치매 항체 치료제의 전달률을 높일 수 있다는 연구 결과가 국내에서 나왔다.

연세의대 신경외과 장진우 교수 연구팀은 서울의대 약리학교실 김혜선 교수 연구팀과 치매 유발 생쥐의 해마 부위에 위치한 뇌혈관 장벽을 고집적 초음파로 개방해 항체 치료제 전달률을 8.1배 향상했다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경학 분야 저명 국제 학술지 (Translational Neurodegeneration)에 게재됐다.

치매는 독성 단백질 아밀로이드 베타가 뇌에 쌓이며 뇌세포를 파괴해 발생한다. 최근 임상에서 사용되는 약인 '아두카누맙'은 아밀로이드 베타를 제거하는 항체 치료제로 현재 미국 FDA 승인을 받은 유일한 약물이다. 하지만 치료 효과를 위해 고용량 투약 시 다양한 부작용이 발생할 수 있어 임상에서 사용 시 안전성과 유효성에 관한 논란이 제기돼 왔다.

뇌혈관 장벽제 등 약물을 고용량 투약해야 하는 이유는 뇌를 보호하는 뇌혈관 장벽 때문이다. 인체 내에서 세균 등 독성 물질을 거르는 뇌혈관 장벽의 역할이 오히려 치매 항체 치료제 약물 전달을 방해하는 역기능을 하는 것이다.

뇌혈관 장벽교수팀은 2021년 광범위한 전두엽의 뇌혈관 장벽을 초음파 수술로 안전하게 개방하는 수술법을 세계 최초로 보고했고 동시에 아밀로이드 베타 감소는 물론 행동 심리검사에서도 일시적이지만 치매 환자의 증상 호전을 확인한 바 있다.

후속 과제로 진행한 이번 연구에서는 치매 유발 생쥐를 통해 뇌혈관 장벽 초음파 개방 수술을 이용해 현재 임상에서 사용되고 있는 항체 치료제의 안전성과 효과를 증가시키는 방안을 조사했다.

뇌혈관 장벽 생쥐를 뇌혈관 장벽을 초음파로 개방 수술만 한 그룹, 항체 치료제인 아두카누맙 투약만 한 그룹, 뇌혈관 장벽 초음파 개방 수술과 아두카누맙 투약을 동시에 같이 한 세 그룹으로 나눠 실제 치매 증상의 치료 효과와 안전성을 검증했다.

개발수술 그룹, 아두카누맙 투약 그룹, 개방수술과 아두카누맙을 병행한 그룹 등 실험군 간의 약물 전달량을 비교한 그래프. /사진=논문 일부

해마 부위로벽마부위로 아두카누맙이 전달된 양을 살핀 결과, 뇌혈관 장벽 개방 수술과 투약을 같이 한 그룹에서는 투약만 한 그룹보다 전달량이 8.1배 높았다. 또 아두카누맙이 아밀로이드 베타를 제거한 양은 뇌혈관 장벽 개방 수술과 투약을 같이 한 그룹에서 투약만 한 그룹보다 약 2배 높았다. 뇌혈관장벽 개방 수술만 한 그룹은 투약하지 않았어도 아밀로이드 베타가 감소했다.

이와 함께 'Y-미로 검사'를 통해 뇌혈관 장벽 개방과 함께 투약을 한 그룹에서는 대조군(치매 생쥐)에 비해 인지기능이 대략 40% 정도 호전된 것을 관찰했다. Y-미로 검사는 왔던 길로 되돌아가지 않는 쥐의 습성을 이용해 쥐가 세 갈래 길에서 얼마나 왔던 길로 되돌아가지 않고 새로운 길로 가는지를 관찰하는 인지기능 확인 실험이다.

장 교수는 "이미 임상적으로 안전성이 확보된 뇌혈관 장벽 초음파 개방 수술과 아두카누맙과 같은 새로운 치매 항체 치료제를 병행하는 임상 연구를 조만간 이어갈 계획"이라며 "치매를 근원적으로 치료할 수 있는 방법이 없는 가운데 고집적 초음파수술을 이용한 뇌혈관 장벽 개방 수술은 불치병으로 여겨지는 치매 환자에게 희망을 줄 수 있는 획기적인 치료법으로 새로운 이정표를 만들 가능성이 있다"고 말했다.