통증 없는 삶의 비밀을 밝혀주는 유전자 변형 마우스

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-12-11

특정 유전자 돌연변이를 갖고 태어난 사람들은 통증을 느끼지 못한다고 한다. 그러나 약물로 이처럼 통증을 경감시키려는 시도는 작은 성공만을 거두어 왔다. 이번에 영국 유니버시트 칼리지 런던(UCL)의 과학자들이 동일한 유전변이를 갖도록 만든 마우스 모델을 이용하여 통증을 없애는 새로운 약물의 효과를 확인하였다. MRC와 Wellcome Trust로부터 자금을 지원받은 이번 연구 결과는 ‘Nature Communication’ 최신호에 논문으로 발표되었다. 채널(channel)은 신경 세포막과 함께 신경계의 전기적 신호전달에 핵심적인 역할을 수행한다. 지난 2006년에 나트륨 채널인 Nav1.7이 통증 경로의 신호전달에 매우 중요하며, 이 채널이 제기능을 수행하지 못하는 사람들은 통증을 느끼지 못하는 것으로 확인되었다. 이후 Nav1.7을 차단하는 약물의 개발이 다수 진행되었지만 효과가 기대에 미치지 못하는 실망적인 결과만이 얻어졌다. 이번 논문에서 연구팀은 Nav1.7이 결실된 마우스와 사람들은 천연 아편상(opioid) 펩타이드를 정상 수준보다 많이 생산하는 것을 보고했다. 연구팀은 이 펩타이드가 통증 경감에 중요한지를 확인하기 위하여 Nav1.7 결실 마우스에게 아편상 차단제인 날록손(naloxone)을 투여했으며, 이들 마우스들이 통증을 느낄 수 있는 것을 확인했다. 또한 연구팀은 동일하게 Nav1.7 유전자에 돌연변이가 발생한 39세 여성에게 날록손을 투여하여 생애 최초로 통증을 느끼게 해 주었다고 한다. 연구를 주도한 동대학 의학부의 John Wood 교수는 “10년 이상의 실망스러운 신약 개발의 결과 끝에 우리는 Nav1.7이 사람의 통증에서 핵심적인 요소라는 것을 확인할 수 있었다. 통증을 느끼지 못하게 만드는 비밀스러운 성분은 오래된 아편상 펩타이드로 확인되었다. 우리는 최근에 저용량 아편상 물질과 Nav1.7 차단제의 병용 효과를 확인하여 여기에 대하여 특허도 출원했다. 이것은 희귀 돌연변이로 통증을 경험하지 못하는 사람들의 상태를 부작용 없이 재현시켜 주었으며 유전자 변형시키지 않은 마우스에서도 이러한 방식의 효과를 확인했다”고 밝혔다. 현재 광범위 나트륨 채널 차단제가 국소 마취제로 이용되고 있지만, 이들은 마비 증상이나 다른 위중한 부작용을 유발시킬 수 있기 때문에 장기적인 통증 치료제로는 부적절하다고 하다. 반면에 Nav1.7 기능이 결실된 채로 태어난 사람들은 냄새를 맡지 못하는 부작용이 있지만, 다른 질병으로 인한 통증을 느끼지 못한다고 한다. 모르핀(morphine)과 같은 아편상 진통제들도 통증 감소에 매우 효과적이지만 장기적인 이용은 의존증이나 내성을 유발시킨다. 이들 약물을 이용할수록 효과는 감소하기 때문에 더 많은 양을 이용하게 되고, 이로 인하여 부작용의 가능성도 커지게 된다. Wood 교수는 “저용량 아편상 물질과 Nav1.7 차단제의 병용은 통증 경감에 매우 효과적이다. Nav1.7에 이상이 발생한 사람들은 평생 부작용이나 내성 발달이 없이 아편상 펩타이드를 생산할 수 있다. 우리는 이러한 접근법을 2017년에 임상시험을 진행하기를 희망하고 있다. 또한 그 때에 전세계의 수천만 명의 만성 통증 환자들에게 도움을 주는 약물 조합을 찾게 될 것”이라고 밝혔다. 이번 결과는 다른 생명체의 유전자를 갖도록 변형된 형질전환 마우스의 이용 덕분에 가능했다. 이번 연구에서는 사람이 통증을 느끼지 못하게 만드는 Nav1.7 유전자 돌연변이를 마우스에 도입시켰다. 정밀한 생리학 실험에서 형질전환 마우스들은 대조군의 일반 마우스들과 비교하여 자연적으로 생산되는 아편상 펩타이드 수치가 2배 이상이나 높았다고 한다. Wood 교수는 “이번 결과는 사람의 질병에 대한 형질전환 마우스 모델의 임상적인 타당성을 재확인시켜주고 있다. 마우스에 대한 연구가 무엇이 신경계에서 통증이 없는 상태를 유도하는지를 보여주었다. 또한 이번 결과는 통증을 느끼지 못하는 사람에게서 직접 확인되었다. 형질전환 마우스가 없었다면 이번 연구는 가능하지 않았을 것이며, 우리도 만성 통증으로 고통 받는 환자들에게 도움을 주는 방법을 알 수 없었을 것”이라고 밝혔다. Journal Reference: Michael S. Minett, Vanessa Pereira, Shafaq Sikandar, Ayako Matsuyama, Stéphane Lolignier, Alexandros H. Kanellopoulos, Flavia Mancini, Gian D. Iannetti, Yury D. Bogdanov, Sonia Santana-Varela, Queensta Millet, Giorgios Baskozos, Raymond MacAllister, James J. Cox, Jing Zhao, John N. Wood. Endogenous opioids contribute to insensitivity to pain in humans and mice lacking sodium channel Nav1.7. Nature Communications, 2015; 6: 8967 DOI: 10.1038/ncomms9967 mice.jpg http://www.sciencedaily.com/releases/2015/12/151204090034.htm