대구카톨릭대 김종기 교수 연구팀이 투과성 양성자를 이용해 알츠하이머성 뇌의 신경독성 제거 및 분쇄 기술을 개발했다.
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아밀로이드 플라그 내 독성 산화철의 활성산소 생성
알츠하이머 치매의 신경독성은 베타 아밀로이드와 타우 단백질 응집에 의해 발생한다고 알려져 있다.
아밀로이드와 타우 단백질이 산화철 나노입자와 복합체를 형성하고, 이 때 반응성이 큰 2가 철이온(Fe+2)으로 인해 활성산소가 생성되면서 독성이 유발된다.
연구팀은 투과성이 있는 양성자를 조사하여, 정상 뇌세포의 손상없이 신경독성을 제거하는 쿨롱 나노킬레이트 치료법을 개발했다.
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투과성 양성자를 조사하여, 산화철나노입자로부터 아밀로이드 플라그가 분쇄되면서, 산화철이 비독성 3가 이온으로 변환되는 모습.
쿨롱 나노킬레이트란 양성자-전자 간 쿨롱 상호작용으로 산화철 나노입자로부터 전자 방출이 유도됨으로써 단백질과 결합구조가 와해되고 철의 독성이온이(Iron(II)) 원래 특성대로 비독성화되는(Iron(III)) 과정을 말한다.
양성자에 의해 베타 아밀로이드와 산화철의 결합이 와해되고, 2가 철이온(Fe+2)은 독성이 없는 3가 철이온(Fe+3)으로 변환된다.
기존 연구들이 아밀로이드 플라그나 타우 매듭 중 하나만 표적으로 하는 반면, 이 치료기술은 베타 아밀로이드-산화철 결합체가 타우 응집체의 주 성분이므로 양성자에 의해 두 종류의 표적을 동시에 제거할 수 있다.
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김종기 교수
김종기 교수는 “이 연구는 투과성 양성자를 이용 알츠하이머성 뇌의 신경독성 및 플라그‧매듭을 제거하는 기반 기술을 개발한 것이다”라고 연구의 의의를 설명하며, ”향후 생체모델을 이용해 노인반 및 타우 매듭의 그리드 세포 손상 경로와 노인반‧타우 매듭 제거에 따른 인지기능 회복 및 치료 안전성을 연구할 계획“이라고 밝혔다.
알츠하이머성 치매의 신경독성유발 아밀로이드 플라그, 타우 매듭을 비침습적으로 동시에 제거하는 치료 기술로 활용될 수 있다.
또 산화철나노입자를 매개로 단백질침착이 유발되는 여러 퇴행성 뇌질환 (파킨슨 질환 등) 치료에 적용 가능하다.
이 연구는 국제학술지 케임브리지 재료연구회 교신(MRS communications) 6월 15일 논문으로 게재되었다. (논문명:nvestigation of the redox state of magnetite upon Aβ-fibril formation or proton irradiation; implication of iron redox inactivation and β-amyloidolysis)
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