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혈액 내 바이오마커로 파킨슨병 조기진단 가능

혈액 내 바이오마커로 파킨슨병 조기진단 가능

파킨슨병(PD)은 뇌 기저핵과 뇌간의 퇴행성질환으로 사지와 몸의 떨리고 경직되고, 얼굴이 가면(假面) 같은 표정이고 머리를 앞으로 내밀고 몸통과 무릎이 굽은 자세와 작은 보폭이 특징이며, 1817년 영국병리학자 파킨슨이 보고하였다. 권투선수 무하마드 알리, 레이건 대통령 등이 앓았던 질환으로 진행성 신경성 질환이다(2012, 7월 30일자, 저널리뷰 파킨슨병 참조).

현재는 보통 운동장애가 나타날 때 시기가 되어야 진단이 가능하다. 따라서 운동장애가 나타나기 전, 조기에 진단하기 위해서 객관적이고 측정 가능한 바이오마커(biomarker)[특정 단백질의 혈중의 농도로 질병을 진단할 수 있는 생체표지자]를 개발할 필요가 있다. 이번에 발표된 기초연구에서 파킨슨병을 진단할 혈중 마이크로 RNA(miRNA)[마이크로 RNA는 유전자의 전사 및 전사후 발현을 담당하는 진핵세포의 RNA로 단백질을 코딩하지 않는다] 바이오마커를 확인하고 검사하였다. 이 연구는 파킨슨병 학술지 최신호에 실렸다.

파킨슨병은 미국에서는 알츠하이머병 다음으로 흔한 신경퇴행성 질환으로 미국에서 1백만명, 전세계는 500만병의 환자가 발생한다. 2030년이 되면 발병률이 2배로 늘어날 추세이다. 가장 눈에 띠는 것은 운동 관련한 증상으로 예를 들면 무의식적인 떨림과 근육경직이다. 점차 인지와 행동장애가 일어나 위장관계 이상과 같은 말초의 증상을 동반한다. 감별이 필요한 경우는 운동장애를 측정하여 사용할 수 있지만, 운동 장애로 진단할 때는 이미 환자의 도파민 뉴런의 60-70%는 소실된 상태이다.


이 연구의 책임자인 구석근 박사(미시간주 반 앤들 연구소의 신경퇴행성 과학과 게놈 마이크로어레이 연구원)는 이상적 바이오마커는 최소 침습적이고, 비용이 저렴하며, 수량화가 가능하고, 재현성, 특이성, 민감성이 있어야 한다고 하였다. 혈장 같은 체액은 바람직한 바이오마커를 개발할 수 있는 이상적 자원이다. 그러나 PD 환자의 체액에 근거한 임상 진단 검사는 아직까지 확립되어 있지 않다고 한다.

PD 진단용 혈장내 바이오마커 후보자를 찾아내기 위한 연구 모식도

먼저 환자와 대조군의 전체 miRNA 마이크로 어레이를 통해서 과도하게 발현한 것들과 질병 예측 가능한 miRNA를 찾은 다음 실배수 유전자 발현을 통해 SAM(significance analysis of microarrays)과 k top scoring pair(k-TSP) 중에서 miRNA를 찾아낸다. MSA(multiple system atrphy)와 PSP(progressive supranuclear palsy)는 non PD 대조군이다.

연구자들은 환자의 혈장에 뇌의 PD와 관련된 특정한 miRNA 가 존재한다고 가정하였다. 여러가지 세포와 조직의 miRNA 가 혈장과 혈청에서 검출됨이 알려졌다. 예비실험을 통해 건강한 뇌조직의 miRNA 의 4%(35/866)는 miRNA 마이크로어레이로 검출할 수 있었다. 초기 실험에서 PD 환자 32명과 건강인 32명에서 혈장내 전체 miRNA 발현을 측정하여 대조군과 다른 13개의 miRNA 와 9 쌍의 PD 예측 miRNA 을 발견하였다. 정량적 실배수 qRT-PCR(polymerase chain reaction)을 통하여 같은 병원의 PD 환자와 정상인에서 이들 바이오마커들의 가능성을 입증하였다. 그 후 진단 예측성이 가장 높았던 바이오마커의 조합을 확인하였으며, 이 조합으로 바이오마커가 낮았던 서로 다른 병원의 환자 30 명으로 대상으로 바이오마커 셋트의 새로운, 독자적 입증을 시도하였다.


연구자들은 바이오마커를 정당화하기 위해서는 극복해야할 난관들이 있음을 인식하였으며, 임상과 샘플의 다양성 그리고 함께 앓고 있는 질환이나 복용하고 있는 다른 약제 등이 영향을 줄 수 있다. 구 박사는 혈장의 순환 miRNA 를 이용하는 정당성을 제시하기 위한 이론을 입증하는 연구라고 하였다. 직접적 또는 간접적 양성 되먹이기 방법으로 miRNA 발현이 신경퇴행성 질환에 동반된다는 가설이 빠르게 대두하고 있다고 하였다. PD 환자와 다른 신경퇴행성질환의 진단, 예후, 치료중재를 위해 miRNA 를 연구해야 하는 계기를 마련하였다.


환자의 질병시작 정도를 결정하는 진단검사는 시기에 맞는 효과적이고 성공적 치료중재를 위하여결정적 자료를 제공할 수 있다. PD 진단을 개선하고 아형을 결정하는데 도움이 되는 객관적이고 측정가능한 바이오마커의 개발이 절실하게 필요하다.
[사이언스데일리 2013.1.20]

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