CHDI 보고서: 2일차
CHDI HD 치료제 컨퍼런스 2일차: HD의 에너지 문제 파악하기
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팜스프링스에서 열린 CHDI 연례 HD 치료법 회의의 두 번째 일일 보고서입니다. 에너지 생성 및 화학 경로 문제와 이를 해결할 수 있는 방법에 대해 다룹니다.
생체 에너지… 그게 뭔데?
2월 9일 수요일 CHDI 치료제 회의는 ‘생체 에너지학’과 ‘대사’에 관한 내용이었습니다. 이는 신체가 음식의 영양분을 사용하여 에너지를 생산하고 생명을 유지하며, 장기(뇌와 같은)와 세포(뉴런과 같은)가 특별한 기능을 수행할 수 있도록 하는 과학 용어입니다.
이미지 출처: Gene Veritas
생체 에너지학과 신진대사는 HD에서 중요한 주제입니다. 왜냐하면 HD 유전자를 가진 사람들에게서 질병 초기부터 비정상적으로 나타나기 시작하며, 사람의 CAG 반복 길이와 세포 내 에너지 수준 사이에 연관성이 있기 때문입니다. 이는 비정상적인 HD 유전자를 가지고 있든 없든 마찬가지입니다.
본격적으로 들어가기 전에 설명해야 할 전문 용어가 하나 더 있습니다. 바로 ‘미토콘드리아’입니다. 미토콘드리아는 우리 세포 안에 있는 작은 기계로, 연료를 에너지로 처리하여 세포가 기능을 수행할 수 있도록 합니다. 생체 에너지학에 매우 중요하기 때문에 미토콘드리아는 오늘 모든 강연에서 다루어졌습니다.
생체 에너지학 핵심 정리
피츠버그 대학교의 티모시 그리너마이어 박사의 첫 번째 발표는 미토콘드리아와 HD에 대해 우리가 아는 바를 포괄적으로 다루었습니다. 그는 뇌가 신체 총 에너지의 상당 부분을 사용하며, 쥐의 미토콘드리아를 의도적으로 손상시키면 HD 돌연변이를 가진 쥐와 매우 유사하게 만들 수 있다고 지적했습니다. 그리너마이어 박사는 칼슘(건강한 뼈와 치아에 좋다고 알려짐)과 HD의 미토콘드리아에 대한 그의 팀의 연구 결과를 설명했습니다. 건강한 미토콘드리아는 많은 칼슘을 저장할 수 있지만, HD에서는 미토콘드리아가 칼슘을 많이 저장할 수 없고 전기 전하도 잘 유지하지 못합니다. 그리너마이어 박사는 비정상적인 헌팅틴 단백질이 HD의 미토콘드리아 문제의 원인이라고 확신하지만, 어떤 이상이 위험하고 어떤 이상이 HD 돌연변이가 유발하는 문제에 대처하는 신체의 방식인지는 완전히 명확하지 않습니다. 미토콘드리아를 정상으로 되돌리는 약물을 찾는 것이 이러한 질문에 답하는 데 도움이 될 것입니다.
“비정상적인 헌팅틴 단백질이 HD의 미토콘드리아 문제의 원인이라고 꽤 확신합니다.”
다음으로, 예일 대학교의 호비 헤더링턴 박사는 뇌의 신진대사와 에너지를 관찰하기 위해 자기 공명 영상 스캐너를 사용하는 새로운 방법을 소개했습니다. 이 기술은 자기 공명 분광 영상(MRSI)이라고 불립니다. 이 스캐너는 원자를 진동시킬 수 있을 만큼 강력한 자석을 가지고 있으며, 이 진동을 감지하여 뇌의 수백 가지 다른 부분에서 어떤 화학 물질이 발견되는지 지도를 만듭니다. 헤더링턴 박사의 연구는 지금까지 간질 분야에서 이루어졌는데, 미묘한 화학적 변화가 뇌의 특정 부분이 발작의 원인일 수 있음을 나타낼 수 있습니다. 그러나 이 기술이 HD에 사용된다면, HD 유전자 돌연변이를 가진 사람들의 에너지 문제를 파악하고, 더 중요하게는 신진대사를 변화시키는 약물이 우리가 원하는 효과를 내고 있는지 알아내는 데 정말 유용할 수 있습니다.
미토콘드리아는 세포 안에 가만히 앉아 에너지를 생산하는 것이 아니라, 놀랍도록 활발하게 절반으로 나뉘고, 다른 미토콘드리아와 합쳐지며, 뉴런 내에서 뇌 주변을 이동합니다. 피츠버그 대학교의 사라 버먼 박사는 또 다른 신경퇴행성 질환인 파킨슨병에서 미토콘드리아 행동에 대한 연구를 발표했습니다. 버먼 박사는 뉴런 내 미토콘드리아를 연구하는 시스템을 개발했습니다. 먼저 모든 미토콘드리아를 붉게 빛나도록 변형시킨 다음, 레이저를 쏘아 개별 미토콘드리아를 녹색으로 빛나게 합니다. 이 기술을 사용하여 그녀는 미토콘드리아가 합쳐지는지, 분열하는지, 아니면 단순히 서로 지나쳐가는지 알 수 있습니다. 그녀는 미토콘드리아의 에너지 생산 기능을 방해하는 약물이 미토콘드리아의 움직임, 합쳐짐, 분열에도 변화를 준다는 것을 발견했습니다. 그녀는 이제 파킨슨병에서 때때로 비정상적인 단백질을 연구하여 이들이 전체 그림에서 어떤 역할을 하는지 파악하고 있으며, 그녀의 기술은 HD의 미토콘드리아 및 에너지 문제를 설명하는 데 매우 도움이 될 수 있습니다.
HD의 에너지 및 미토콘드리아와 관련된 이 모든 문제들을 고려할 때, 우리가 할 수 있는 일이 있을까요? CHDI의 화학자 레티시아 톨레도-셔먼은 HD의 에너지 대사를 변화시키는 약물 개발을 위한 기관의 노력을 설명했습니다. 그녀의 팀은 ‘피루브산 탈수소효소 복합체 키나아제’ 또는 ‘PDHK’라고 불리는 단백질을 차단하는 약물을 만들고 있습니다. PDHK는 세포 내 미토콘드리아가 세포의 다른 부분에서 영양분을 공급받는 방식을 변화시킵니다. 그녀는 HD 돌연변이를 가진 세포가 미토콘드리아에 연료를 공급하여 에너지로 전환하는 데 효율성이 떨어진다는 증거를 보여주었습니다. PDHK 단백질이 이 과정을 조절하며, 그녀의 팀은 PDHK의 작용을 차단할 수 있다면 HD 증상을 개선할 수 있을 것이라고 생각합니다. 그들은 뇌에서 작용하는 효과적인 PDHK 차단 약물을 개발하는 데 상당한 진전을 보이고 있습니다. 이를 완료하면, HD 쥐에게 테스트하여 HD 증상에 도움이 되는지 확인할 예정입니다. 그들은 2011년 하반기까지 이를 수행하기를 희망합니다.
주요 연사
이미지 출처: Lev Blumenstein
저녁의 마지막 강연은 볼티모어 존스 홉킨스 대학교의 저명한 신경과학자 솔 스나이더 박사가 맡았습니다. 스나이더 박사는 1960년대부터 현재까지 수십 년에 걸친 일련의 논문을 통해, 실제 기체인 아산화질소가 뉴런 발화 방식에 어떻게 변화를 주는지 발견하는 것을 포함하여 뉴런이 작동하는 여러 기본적인 방식을 밝혀냈습니다. 솔 박사는 최근 HD에 관심을 가져왔는데, 특히 그의 연구실에서 ‘Rhes’라는 단백질을 발견한 이후 더욱 그렇습니다. Rhes는 헌팅틴 단백질에 달라붙으며, 헌팅틴이 돌연변이일 때 더 강하게 달라붙습니다. 흥미로운 점은 이 Rhes 단백질이 HD에서 가장 취약하여 사멸하는 뇌 부위에서 주로 발견된다는 것입니다. HD에서 왜 다른 뇌 영역이 선택적으로 취약한지에 대한 질문은 여전히 큰 미스터리입니다. 스나이더 박사가 설명했듯이, 이는 “방 안의 800파운드 고릴라”와 같습니다. 그는 Rhes가 이 퍼즐의 중요한 부분일 수 있다고 믿습니다.
마무리 결론
에너지와 신진대사는 HD에서 중요한 문제이며, 오늘 세션에서는 과학자 팀들이 HD 및 다른 질병에서의 경험을 공유하여 HD 문제에 대한 이해를 높이고 이를 극복할 창의적인 방법을 제시할 수 있음을 강조했습니다. 공동의 목표를 향해 함께 노력하는 이러한 정신이 전 세계 연구 공동체에 HD의 효과적인 치료법을 찾을 수 있는 기회를 제공합니다.
