파킨슨 치료를 위한 도파민 뉴런 만들기
배아줄기세포와 유도 줄기세포 기반 도파민 뉴런 이식의 역사
파킨슨병은 떨림과 근육 움직임 조절이 안 되는 증상으로 발견되지만 그 원인은 흑질의 도파민 신경세포가 사멸하면서 도파민 분비가 저해되면서 흑질 (SNc)-선조체(striatum) 경로상의 신경에 의한 운동 조절이 저하되면서 벌어지는 현상입니다.
그러면 가장 빠르게 문제를 해결하는 것은 1) 도파민을 넣어주거나 2) 죽은 도파민 신경세포를 밖에서 넣으면 되는 거겠죠. 그래서 원인이 밝혀진 60년대부터 여러 가지 시도가 있었습니다. 도파민이 뇌와 혈관사이 장벽 (BBB)를 통과하지 못하니 통과할 수 있는 전구체 (레보도파 등등)을 처리하여 효과를 봤습니다. 지금도 약으로 잘 쓰고 있죠. 한쪽에서는 아쉽게 태아단계에서 명을 달리 한 배아의 뇌에서 도파민 신경세포가 풍부한 뇌의 조직을 떼서 환자의 뇌 선조체에 이식하는 전위적인 실험들이 있었습니다.
하지만 이런 수술은 효용은 천차만별인 데다 오히려 파킨슨병의 증세의 진폭을 더 크게 만드는 부작용도 있었습니다. 아마도 순수한 도파민세포 외에도 다른 세포들이 따라 들어와 같이 자라면서 생긴 문제려니 결론이 지어졌습니다. 그렇다면 도파민세포만 만들면 되겠네요? 하지만 8-90년대에는 아직 이 문제를 해결할 충분한 기술이 없었습니다. 이후 배아 줄기세포를 확립하는 방법에 더해 2007년 야마나카 교수팀이 야마나카 팩터라고 하는 네 개의 유전자를 조절하는 것으로 성체의 이미 분화된 세포에서 다능성을 가진 역분화 줄기세포를 만드는 방법으로 줄기세포를 만드는 방법이 도입되면서 도파민 뉴런을 만들 기반이 다져졌습니다. 그다음부터는 누가 먼저 안전하면서도 도파민 뉴런으로 잘 분화하는 신경세포를 만드냐 와 그것을 어떻게 이식하느냐의 무한 경쟁 달리기의 시작이었죠. 우리나라에서 가장 큰 뉴스가 되었던 건 하버드 의대의 김광수 교수님이 17년도에 하셨던 환자세포 역분화 줄기세포 이식일 겁니다
2020년 김광수 교수님의 환자 ipsc-derived dopaminergic neuron (Song et al., 2020)환자 맞춤형 줄기세포는 확실한 효과를 보여줬지만 (초기에 극적인 개선 이후 6년간 상태 유지) 문제는 환자 맞춤형이다 보니 대량생산하여 가격을 낮추는 것은 어렵다는 것이었습니다. 그래서 배아줄기세포나 최대한 많은 사람들이 가지고 있는 면역글로불린 타입에 맞춰 역분화 줄기세포를 만든다면 면역거부반응을 피하면서 비교적 많은 사람들에게 공통적으로 이식을 할 수 있지 않을까?라는 연구들이 계속되고 있습니다.
배아줄기세포, 또는 역분화 줄기세포를 선조체 혹은 같은 도파민 신경회로상에 있는 조직들에 이식하여 파킨슨병의 도파민 감소를 극복하고자 노력들 중입니다. (Okano, 2025)며칠 전 Nature에 두 편의 논문이 백투백으로 실렸는데, 하나는 배아줄기세포, 다른 하나는 혈액세포 역분화 줄기세포를 이용한 도파민 신경세포 제작 및 이식에 관한 임상 1/2상 연구입니다. 아직은 안정성에 초점을 두고 있으며 이식된 세포들이 도파민을 잘 만드는 것으로 보인다는 논문이죠. 고무적인 면은 다른 장기이식등에 비해 면역거부 반응이 그리 심하지 않다는 것입니다.
여전히 넘을 산은 많습니다. 가장 좋은 이식 방법이 무엇인지에 대한 추가적인 연구도 필요하고, 도파민 신경세포가 죽어가는 뇌의 상황은 개선되지 않았기 때문에 그 상황을 개선하는 다른 치료도 필요합니다. 하지만 오늘도 과학의 진보가 질병 하나의 완화에 기여하고 있네요
참조:
네이처의 두 논문에 대한 자체 해설기사
https://www.nature.com/articles/d41586-025-00688-x
환자 ipsc-induced dopamine 뉴런 임상 논문
