최근 칠성장어(램프리)가 뇌종양과 뇌졸중 치료에 도움이 된다는 연구 결과가 발표됐다.

칠성장어는 가장 오래된 무악어류로써, 온대지역의 강이나 해수에서 서식하고 있다. 이 어종은 입안에 뼈가 없는 치열을 가졌기 때문에 다른 어류에 기생해 피를 빨아먹고 산다.

미국의 대학 합동 연구팀 연구 결과 램프리 체내에 있는 특별한 화학물질을 항암치료제를 종양에 직접 이동할 수 있는 매개체로 사용할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 외상 치료에도 효과적이라는 것도 입증됐다.

램프리의 면역체계 분자 연구

연구팀은 기생 램프리의 면역체계에는 다양한 치료법과 결합해 사용할 수 있는 특수 분자가 있으며 알츠하이머병과 다발성 경화증, 외상 같은 다중 질병 및 장애 치료에도 사용할 수 있다는 사실을 확인했다.

위스콘신매디슨대학의 에릭 슈스타 교수는 "이 방법은 다중 질병 전반의 플랫폼 기술로써 적용할 수 있다"고 주장했다.

혈액-뇌 장벽

두뇌에는 혈관에 들어있는 대형 분자를 막는 혈액 장벽이 있다. 이는 중추신경계(CNS)의 혈관을 따라 형성돼 있으며 두뇌를 해로운 화학물질과 병원균으로부터 보호하는 기능을 한다.

이 같은 기능 때문에 약물 또한 두뇌의 표적 부위에 닿지 못하는 단점이 있다. 그러나 뇌졸중이나 뇌종양 같은 경우 질병 부위 근처의 혈액-뇌 장벽이 깨져있을 수 있다.

이 부위가 치료제를 표적 부위에 닿게 할 수 있는 특별한 진입점이 되는 것이다.

연구팀은 이 같은 이론을 활용해 칠성장어 치료법의 효과를 연구했다.

위스콘신매디슨대학과 텍사스대학의 임상 과학자 및 바이오의료 공학자들은 바다에 서식하고 있는 기생 램프리에 들어있는 분자를 채취해 원하는 부위에 성공적으로 약물을 전달할 수 있었다.

약해진 혈액-뇌 장벽에서 작용하는 분자 효과

슈스타 교수는 "이 분자는 정상적인 상태의 두뇌로는 들어갈 수 없지만, 혈액-뇌 장벽에 파열이 생긴 경우 항암제를 병리학적 부위로 직접 전달할 수 있다"고 설명했다.

설치류 사용 실험

연구팀은 "질병 발생 시 인체의 망가진 방어 메커니즘에 이 기술을 적용할 수 있다"고 주장했다.

뇌종양으로 혈액-뇌 장벽이 약화된 것을 확인한 연구팀은 독소루비신이라는 FDA 승인 항암물질과 램프리 분자를 결합·처방했다.

이 방법을 사용해 치료할 수 없는 뇌종양의 일종인 교모세포종에 걸린 실험쥐 모델의 생존 기간을 연장할 수 있었다.

램프리 분자의 차별화된 특성

뇌종양에 사용된 다른 치료법은 개별 세포 혹은 신체 기관의 특정한 특징에 중점을 둔다.

그러나 램프리의 분자는 세포외 기질을 표적으로 삼을 수 있다. 세포외 기질이란 당분과 단백질이 얽혀있는 그물과 같은 것으로써 두뇌 세포를 둘러싸고 있다.

이번 연구의 공동 저자인 신경외과 학자인 존 쿠오 박사는 "여러 가지 질병으로 인해 혈액-뇌 장벽이 파열될 수 있지만, 이 분자를 사용해 다양한 약물을 파열된 부위로 전달할 수 있다"고 설명했다.

쿠오 박사는 "마치 스폰지가 물을 빨아들이는 것처럼 램프리 분자는 주변 기질 세포에 더 많은 약물을 전달할 수 있다"고 덧붙였다.

두뇌의 방어 메커니즘은 자동적으로 화학물질을 밀어내며 이는 독소에 대한 보호 기능으로써 매우 유용하다.

그러나 효과적인 약물치료가 어려워진다는 단점이 있다. 이 같은 문제를 극복하기 위해 주변 기질을 표적으로 삼은 것이다.

위스콘신매디슨대학의 벤 움라우프 박사도 "램프리 분자를 사용하는 것이 두뇌에 치료제를 전달하는 효과적인 방법이 될 수 있을 것이다"라고 주장했다.

인간 면역체계 vs 램프리의 면역체계

사람과 램프리의 면역체계는 상당히 비슷하다.

이 기생 어류는 항체 대신에 가변성 림프구 수용기(VLR)라는 아주 작은 초승달 모양의 방어 분자를 만들어낸다.

연구팀은 이 약물 전달 분자를 채취하기 위해 VLR을 포집할 수 있는 두뇌 요소를 사용했다.

램프리 분자의 영향 및 반응

실험쥐를 사용한 실험 도중 램프리 유도 분자가 인체 다른 기관이나 건강한 두뇌 조직에 축적되지 않는다는 사실이 확인됐다.

수많은 항암 치료법은 부작용을 유발하고 건강한 세포를 파괴한다는 사실을 고려했을 때, 이 표적 전달 물질은 항암 치료에 매우 가치 있다는 사실이 밝혀진 것이다.

연구팀은 현재 램프리 분자를 면역 요법 같은 추가 약물과 결합하는 연구 계획을 세우고 있다.

면역 요법이란 신체가 종양에 대항해 싸울 수 있도록 방어 체계를 활성화시키는 방법이다. 이 분자를 혈액-뇌 장벽의 파열된 부위를 찾아내는 데 사용하는 방법을 개발할 것이라고 덧붙였다.

다른 질병에의 적용

램프리 분자는 빠르게 적용해 암 이외의 다른 질병 치료제로도 유용하게 사용할 수 있을 것이라는 전망이다.

쿠오 박사는 "여러 가지 질병 모델 시스템에 이 전략을 적용할 수 있게 돼 흥분된다"며 "혈액-뇌 장벽을 망가뜨리는 여러 가지 질병에 램프리 분자를 적용할 것이다"라고 덧붙였다.