우리가 늘 바라던 그 PET, 드디어 손에 넣게 되는 걸까?

헌팅턴병 연구자들은 새로운 PET를 간절히 기다려 왔어. 아니, 강아지나 고양이, 심지어 애완 거북이를 말하는 게 아니라, 살아 있는 대상에서 헌팅틴(HTT) 단백질을 시각화할 수 있는 PET 트레이서를 말이야. PET는 양전자 방출 단층촬영(Positron Emission Tomography)의 약자로, 살아 있는 사람의 뇌에서 단백질 농도와 분포를 지도처럼 보여줄 수 있는 영상 기법이야. PET 영상은 트레이서 또는 리간드라고 불리는, 안전하게 주사로 투여하는 방사성 화학물질을 사용하는데, 뇌의 특정 단백질에 결합하도록 설계돼 있어. 아밀로이드 베타를 위한 PET 트레이서는 수십 년 전부터 존재해 왔고, 알츠하이머병의 임상 연구와 치료에서 핵심 요소였지.

헌팅턴병(HD) 치료에 특히 초점을 맞춘 비영리 생의학 재단인 CHDI 재단은, 변이 형태의 HTT 단백질에 결합하도록 설계된 HD용 유사 트레이서를 개발하는 데 앞장서 왔어. 벨기에 연구진과 협력해 CHDI가 최근 발표한 두 편의 논문은, 현재까지 가장 유망한 PET 리간드를 평가했어.

PET 트레이서는 정확히 뭐고, 어떻게 작동해?

PET 트레이서는 특정 표적(여기서는 HTT 단백질)에 결합하도록 설계된 화합물로, 그 표적을 눈으로 볼 수 있게 해줘. 트레이서에는 방사성 동위원소가 표지되는데, 이는 방사선을 방출하는 불안정한 형태의 화학 원소야. 잠깐 고등학교 화학 수업을 떠올려 보자(기억이 안 나면 다음 섹션으로 넘어가도 돼 – 뭐라고 안 할게).

방사성 붕괴 과정에서 동위원소 트레이서는 양전자를 방출하고, 이 양전자는 주변 조직의 원자에서 나온 전자와 빠르게 충돌해. 이 충돌로 두 입자는 소멸하고, 합쳐진 질량이 감마선 형태의 에너지로 전환되지. PET 스캐너에는 감마선을 포착하는 검출기 링이 있고, 컴퓨터 알고리즘이 그 신호를 3D 이미지로 변환해 뇌에서 표적 단백질의 정확한 위치와 양을 보여줘. 엄청 복잡해 보이지만, 정말 멋지지.

잠깐, 방사선은 몸에 안 좋은 거 아니야?

음, 그건 경우에 따라 달라…우리 모두는 매일 낮은 수준의 방사선에 노출돼 있어. 이런 노출에는 토양이나 물에 존재하는 광물 같은 환경에서 오는 방사선도 있고, 비행기를 타거나 치과 엑스레이를 찍는 활동에서 오는 방사선도 포함돼. 이런 낮은 수준의 방사선은 해롭지 않아. 대부분의 나라에는 국민을 보호하기 위해 안전한 노출 한도를 정하는 규제 기관이 있는데, 높은 수준의 방사선 노출이 매우 위험할 수 있다는 게 알려져 있기 때문이야.

PET 영상에 쓰이는 방사성 트레이서는 매우 짧은 시간만 존재하도록 설계돼서 환자에게 위험을 주지 않아. 가장 흔한 트레이서는 플루오린-18을 사용하는데, 뇌 영상을 만들 만큼은 충분히 오래 남아 있지만 이후에는 빠르게 분해돼. 트레이서에서 나온 방사선은 24시간 이내에 몸에서 거의 완전히 사라져. 이는 환자와 가족의 안전을 위해 중요해.

왜 헌팅턴병에 PET 트레이서가 필요할까?

아밀로이드 PET 트레이서가 알츠하이머병을 치료하고 관리하는 임상적 접근을 혁신했듯이, HTT용 PET 트레이서도 HD에서 같은 역할을 할 거라고 기대해. 현재는 뇌를 둘러싼 뇌척수액이나 혈장(혈액의 한 부분) 같은 체액에서 HTT 단백질의 양을 계산하는 방법이 있지만, 살아 있는 뇌에서 ‘응집체(aggregates)’라고 불리는 HTT 단백질 덩어리를 직접 시각화할 방법은 없어. HTT 응집체는 질병이 진행되면서 뇌에 쌓이고 많은 신약 치료의 표적이기 때문에, 얼마나 있는지와 약물이 이를 변화시키는지를 이해하는 건 HD 치료제를 개발하는 데 도움이 돼.

신뢰할 수 있는 PET 트레이서가 있다면, 살아 있는 사람의 뇌에서 독성 HTT 응집체의 정확한 위치와 강도를 보여줄 거야. 변이 HTT 단백질의 수준을 낮추거나 HTT 응집체 형성을 막도록 설계된 신약 치료가 정말 많기 때문에, PET 영상은 이런 치료가 뇌에서 얼마나 잘 작동하는지, 그리고 특히 어디에서 작동하는지를 직접 시험할 수 있는 방법을 제공해. 더 나아가 의사들이 특정 임상시험에 참여하기에 가장 적합한 사람을 선택하는 데도 도움이 되고, 연구자들이 HTT 응집체가 질병 증상과 결과와 어떻게 맞물리는지 추적할 수 있게 해줄 거야.

우리는 얼마나 가까이 왔을까?

지난 10년 동안 CHDI는 HTT용 PET 트레이서를 개발하는 데 따르는 난관을 해결하기 위해 포괄적인 프로그램을 주도해 왔어. HDBuzz는 이 주제를 2025년 7월에 이미 다룬 적이 있고, 더 소식이 생기면 업데이트하겠다고 약속했지 – 오늘이 바로 그날이야!

그 2025년 연구에서는, HD를 모사하는 마우스와 원숭이에서 광범위하게 특성화된 CHDI-180R이라는 PET 트레이서가 마침내 살아 있는 사람에게서 시험됐어. 하지만 안타깝게도 그 트레이서는 임상 연구에 부적합하다고 판단됐는데, 주된 이유는 독성 HTT 단백질에 대한 특이성이 부족했고 같은 사람에게서 두 번 검사했을 때 재현성이 떨어졌기 때문이야. CHDI-180R의 다른 버전들도 개발됐지만, 원래 버전보다 더 나은 성능을 보이지는 못했어.

2025년 말에는 다른 분자 구조를 바탕으로 한 새로운 계열의 트레이서가 확인됐어. 이 새로운 트레이서 중 하나인 CHDI-385의 성능은, 벨기에의 같은 연구 그룹과 협력해 올해 초 발표된 두 편의 논문에서 다뤄졌지.

연구 결과는 어땠을까?

첫 번째 연구에서 (플루오린-18을 사용하는) PET 트레이서는 HD를 모사하는 마우스에서 시험됐고, 이전 트레이서들에 비해 독성 HTT 단백질에 대한 특이적 결합이 증가한 것으로 나타났어. 즉, HD 유전자가 없는 대조 마우스에서는 나타나지 않고 헌팅턴병 마우스의 뇌에서만 신호가 보였다는 뜻이야. 이 트레이서는 독성 단백질 수준이 매우 낮은 어린 HD 마우스에서도 작동했어. 이 부분은 민감한 트레이서가 질병 과정의 초기 단계에 있는 사람을 식별하는 데 도움이 될 수 있다는 점에서 중요해.

또한 새로운 PET 트레이서는 안정적인 것으로 보였고, 뇌에 머무르면서도 제거될 수 있었어. 이는 초기 트레이서에서 관찰했던 것과 비슷했지. 이런 특성은 트레이서가 표적에 특이적으로 결합할 만큼 충분히 오래 뇌에 남아 있으면서도, 비특이적 표적에서는 씻겨 나가도록 하는 데 중요해. 하지만 이 새로운 트레이서는 같은 동물에서 여러 번 검사했을 때 더 일관되게 나타난 첫 번째 트레이서였어. 연구진은 같은 마우스에서 반복 검사로 얻은 PET 이미지가 거의 동일하다는 것을 보여줬고, 이는 뛰어난 재현성을 의미해. 재현성은 이전 연구에서 계속 놓치고 있던 특징 중 하나였지.

두 번째 연구에서는, 새 PET 트레이서가 몸 전체에 어떻게 분포하는지와 주사 후 몸이 얼마나 많은 방사선을 흡수하는지를 시험했어. 사람에게 최적의 방사선 선량을 계산하도록 설계된 소프트웨어 프로그램을 사용해, 연구진은 이 핵심 PET 트레이서를 1년 안에 여러 번 투여하더라도 미국과 유럽의 규제 기관이 정한 최대 기준치 아래에 머문다는 것을 보여줬어.

그럼, 다음은 무엇일까?

앞서 말했듯이, HTT용 PET 트레이서는 HD 임상 진료의 판도를 바꿀 거야. 하지만 우리가 기다려 온 그 PET를 실제로 손에 넣을 수 있을지는, 결국 새 PET 트레이서가 사람에게서 얼마나 잘 작동하느냐에 달려 있어.

모든 정황은 CDHI-385가 현재까지 확인된 후보 중 가장 유망하다는 것을 시사하지만, 다음 단계는 임상 연구에서 이 트레이서를 시험해 사람에서도 같은 수준으로 성능을 보이는지 확인하는 거야. 과거의 실망스러운 경험 때문에 연구자들은 지나치게 낙관하는 데 조심스럽지만, 이 분야에서는 그 어느 때보다 가까워지고 있어.

요약

• 과학자들은 살아 있는 뇌에서 독성 헌팅틴(HTT) 단백질을 탐지할 수 있는 PET 트레이서에 점점 더 가까워지고 있어.
• PET 트레이서로 인한 방사선 노출은 낮고 짧게 지속되며, 초기 데이터는 반복 사용도 안전하다는 점을 시사해.
• 작동하는 트레이서가 있다면 연구자들은 HTT 응집체가 어디에 쌓이는지 보고, 시간에 따라 이를 추적할 수 있어.
• 새 트레이서(CHDI-385)는 마우스 연구에서 높은 특이성, 민감도, 재현성을 보여줘.
• 이전 트레이서들은 기대만큼 효과적이지 않았기 때문에, 사람에서의 시험이 이게 실제로 통하는지 가르는 진짜 결정 요인이 될 거야.
• 성공한다면, 이 도구는 약물 개발을 가속하고 HD 임상시험을 개선할 수 있어.