뇌질환 약물 전달 막는 혈뇌장벽…여닫는 단백질 첫 발견

뇌로 약물을 전달하는 데 가장 큰 장벽인 혈뇌장벽(BBB)의 개폐를 조절하는 핵심 단백질 2종이 발견돼 뇌질환 치료제 개발에 새로운 가능성을 열었다.

14일(현지시간) 미국 재넬리아 연구 캠퍼스의 지에푸 리 박사가 이끄는 연구팀은 혈관 내벽 표면의 단백질을 검사하는 새로운 방법을 개발해 혈뇌장벽의 개폐에 관여하는 단백질 'SLC7A1'과 'HYAL2'를 특정했다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다.

혈뇌장벽은 뇌 혈관 내벽 세포들이 만드는 선택적 장벽이다. 생명 유지에 필수적인 분자만 뇌로 통과시키고 약물 등 외부 물질은 차단하는 역할을 한다. 이 때문에 알츠하이머병, 파킨슨병 등 신경퇴행성 질환 치료제 개발의 가장 큰 난관으로 꼽혀왔다.

연구팀은 혈관 내벽 표면의 모든 단백질을 손쉽게 표지하고 검사할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 혈액과 조직 사이의 물질 교환은 혈관 내강 표면의 단백질을 통해 이뤄지므로, 이 단백질들의 종류와 변화를 파악하는 것은 혈관 기능 이해에 필수적이다.

연구팀은 이 기술을 이용해 브로드 연구소 단백질체학 플랫폼과 협력하여 뇌 발달기, 성인기, 노화기에 걸친 뇌 혈관 내강 표면 단백질 전체를 분석했다. 그 결과, 뇌가 발달기에서 성인기로 성숙하면서 신생 혈관 생성과 분자 수송에 관여하는 단백질이 감소하는 것을 확인했다. 노화 과정에서는 혈관 경직을 유발하는 단백질 변화가 관찰됐다.

특히 연구팀은 혈뇌장벽의 통합성을 조절하는 두 가지 핵심 단백질 'SLC7A1'과 'HYAL2'를 발견했다. 이 단백질들이 결핍되면 혈뇌장벽이 파괴돼 외부 물질에 대한 투과성이 높아지는 것으로 나타났다. 연구팀은 이 두 단백질이 각각 혈뇌장벽 유지에 필수적인 서로 다른 세포 과정과 연결되어 있음을 규명했다.

지에푸 리 박사는 "혈뇌장벽의 작동 방식을 이해하고 개폐를 조절할 수 있는 분자 표적을 찾는 것은 약물 전달에 새로운 가능성을 제공할 것"이라며 "이번에 발견한 두 가지 새로운 경로가 혈뇌장벽을 여는 치료법 개발에 활용될 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 뇌 혈관 단백질에 대한 포괄적인 데이터베이스를 제공해 관련 분야 후속 연구에 기여할 전망이다.