텔로머레이즈 기반 유전자 요법으로 심장마비 치료

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-24

텔로머레이즈(telomerase)는 노화로 유발된 세포의 손상을 회복시킬 수 있으며, 마우스의 수명을 늘려주는 치료법으로 성공을 거두었다. 여기서 더 나아가서 스페인의 과학자들이 텔로머레이즈에 기반한 유전자 요법으로 심근경색을 치유할 수 있음을 입증했다. Spanish National Cancer Research Centre(CNIO)의 과학자들은 성체 마우스의 심장에서 텔로머레이즈 유전자를 재활성화시키는 혁신적인 유전자 요법을 이용하여 심근 경색이 발생한 이후에 마우스들의 생존율을 17%나 높이는 놀라운 효과를 확인했다고 한다. ‘Nature Communications’ 최신호에 발표된 이번 연구는 CINO Maria Blasco 그룹의 Christian Bär와 Bruno Bernardes de Jesús가 주도했으며 Barcelona 자치대학의 Fátima Bosch와 독일 Hannover 의과대학의 Kai Wollert도 참여했다. 연구팀은 “우리 연구는 텔로머레이즈의 활성화가 심근경색 이후의 심부전을 예방하는 치료 전략이 될 수 있음을 가리키고 있다. 심근경색이 발생한 심장에서 텔로머레이즈를 발현시키면 심장 비대가 덜한 반면에 심방 기능은 향상되고, 심장마리로 인한 반흔(scar)도 줄어든 것으로 확인되었다. 더하여 이들 마우스들은 대조군의 마우스보다 생존율이 17%나 증가했다”고 설명했다. 뿐만 아니라 심장 박동을 책임지는 심장 근육세포(cardiomyocyte)가 텔로머레이즈가 발현된 심장에서는 재생되는 것으로 확인되었다. 심장 근육세포의 재생은 심장마비가 발생한 환자들에 대한 치료에서 오랫동안 염원해오던 최종 목표라고 한다. 심장 근육의 재생은 심장마비의 결과로 형성되는 심장 기능을 방해하는 동시에 심부전 발생을 늘리는 반흔의 형성에 반대로 작용하게 된다고 한다. 저자들은 “심근경색을 치료하고 심부전을 예방할 때의 주요 목표 중 하나가 효과적인 심장 재생이다. 그러나 지금까지 이러한 점에서는 큰 발전이 이루어지지 못했다”고 설명했다. 연구팀은 심부전이 전세계에서 가장 흔한 사망 원인이자 질환이라고 지적했다. 심부전은 국내에서도 2013년 11만 6천 명에게 발생한 증상으로 심장이 인체의 각 부위에 혈액을 공급하는 능력이 단계적으로 하락하여 발생한다. 심장의 박동 능력이 하락하는 이유 중 하나는 심장질환에서 많이 나타나는 심근세포의 대량 사멸이다. 이처럼 심근세포가 부족한 상태에서 동일한 양의 혈액을 공급하기 위해서는 근육이 많은 일을 할 수밖에 없으며, 그에 따라서 심장 비대라는 비정상적인 근육 성장이 발생하게 된다. 심장 비대는 심장 박동을 늦추고 위중한 부정맥을 유발한다. 연구팀은 노화가 심부전을 포함하여 심혈관계 질환들은 일반적인 주요 위험 인자 중 하나라고 설명했다. 노화는 심장의 변화를 유발시켜서 제기능을 발휘하지 못하게 할 뿐만 아니라 재생하는 능력도 감소시키게 된다. 이번에 논문으로 발표된 연구결과는 같은 CINO 그룹이 2012년에 발표한 성체에 텔로머레이즈 유전자를 재조합시키는 유전자 기술의 일환이라고 한다. 당시 연구에서는 텔로머레이즈가 도입된 마우스들은 재생 능력이 높아져서 대조군 마우스보다 40%나 더 오래 생존했다고 한다. 이번에 연구팀은 텔로머레이즈가 노화를 지연시킨다면 심장마비와 같은 노화 관련 질환에도 효과가 있을 것이라는 가설을 세우고 시험을 진행했다고 한다. 텔로머레이즈는 염색체의 말단을 보호하는 덮개 단백질인 텔로미어(telomere)를 보강하여 세포의 생물학적 시계를 재설정할 수 있다고 한다. 텔로미어는 세포가 분열할 때마다 점점 짧아져서 임계치에 도달하면 염색체를 보호하는 자신의 기능을 수행하지 못하게 된다. 이 때에 세포는 분열이 중단되고 노화가 진행되게 된다. 개체 수준에서는 텔로미어의 단축은 심장 기능 이상을 포함하여 노화 관련 질환을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 텔로머레이즈는 텔로미어가 짧아지는 것을 막아주지만 생체의 세포 대부분에서는 출생 전에만 텔로머레이즈가 존재하고 이후에는 사라지게 된다. 연구팀은 성체 마우스에게 텔로머레이즈 유전자를 함유하는 유전자 조작 바이러스를 주입하여 다시 텔로머레이즈가 발현되게 만들었다. 2012년에 발표된 연구 결과에서는 재도입된 텔로머레이즈 유전자가 마우스의 전신에서 완벽하게 발현되었다. 그러나 이번에는 심장에만 바이러스를 감염시켜서 텔로머레이즈가 발현되는 것을 확인한 후에 심장마비를 유발시켰다고 한다. 연구팀은 “이번 결과에서 성체 심장의 텔로머레이즈 활성화가 급성 심근경색을 겪은 마우스들의 생존에 유익한 효과가 있는 것으로 나타났다. 이러한 효과는 보다 긴 텔로미어를 보유하는 심근 세포 및 심장 보호와 재생에 관련된 여러 경로의 활성화와 부합되고 있다”고 설명했다. 이번 연구 결과는 만성 및 급성 심부전에 대하여 텔로머레이즈를 활성화시키는 혁신적인 전략 개발의 원리 증명을 제공하는 동시에 다른 노화 관련 질환에 대한 새로운 치료제의 장을 열어주는 것으로 평가되고 있다. 그림설명: 유전자 요법이 실시된 심장 조직. 녹색이 유전자 요법을 받은 심근세포이다. Journal Reference: Christian Bär, Bruno Bernardes de Jesus, Rosa Serrano, Agueda Tejera, Eduard Ayuso, Veronica Jimenez, Ivan Formentini, Maria Bobadilla, Jacques Mizrahi, Alba de Martino, Gonzalo Gomez, David Pisano, Francisca Mulero, Kai C. Wollert, Fatima Bosch, Maria A. Blasco. Telomerase ｅxpression confers cardioprotection in the adult mouse heart after acute myocardial infarction. Nature Communications, 2014; 5: 5863 DOI: 10.1038/ncomms6863 heart.jpg http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-12/cndi-crt121814.php