파킨슨병, 새로운 치료제 겨냥체 밝혀져

존스홉킨스 세포공학연구원(Institute for Cell Engineering, ICE) 의 연구가들이 파킨슨병 치료에 있어 가장 유력한 겨냥체로 예상되는 단백질을 발견하였다. 뇌손상은 뇌화학물질인 도파민을 손실과 먼저 관련이 된다.

지난 한 해에 걸쳐 LRRK2(“라크” 2로 발음)으로 불리는 이 단백질의 유전자는 가족성 파킨슨병과 예측할 수 없는 파킨슨병의 아마도 가장 흔한 유전자적 원인으로 부각되었을 것이다. 그러나 지금까지 LRRK2 단백질이 뇌세포에 어떤 영향을 끼치며 이 단백질을 작용을 방해할 수 있는지에 대해서는 그 누구도 확실히 밝혀내지 못했다.

존스홉킨스 연구가들의 연구결과에 따르면 이 대형 LRRK2단백질은 키나아제(kinases)로 불리는 단백질 부류에 속하며 같은 가족의 구성 단백질과 마찬가지로 인산염으로 불리는 소그룹을 이동하는 역할을 함으로서 다른 단백질의 활동을 조절하는것으로 나타났다. 이 밖에도 연구가들은 파킨슨병과 연관된 것으로 알여진 LRRK2 유전자에 있는 두개의 돌연변이체가 단백질의 인산염 축척 활동을 증가시킨다고 보고한다. 이번 연구의 결과는 미국립과학원회보(The Proceedings of the National Academy of Sciences) 11월 15일호에 실렸다.

"소분자가 이와 같은 활동을 방해할 수 있으므로 치료제를 개발하는데 있어LRRK2를 겨냥하는 것이 명백해졌습니다.” 라고 ICE내 신경재생·복구 프로그램 공동 디렉터이자 이번 연구를 주도한 Ted Dawson박사는 말한다. "이번 연구결과는 이 분야에 중요한 영향을 끼칠 것으로 기대됩니다. 사람들은 이제 키나아제 활동에 대해서 중점적으로 논의하게 할 것입니다."

키나아제는 다른 구성 단백질에 영향을 끼치기 때문에 파킨슨병에 대한 LRRK2의 연관성은 그것 자체의 활동 또는 한 개 이상의 “하향” 단백질의 활동 전환의 결과일 수 있다.

"다음 단계는 LRRK2의 과잉활동이 파킨슨병을 정의하는 병리인 도파민 생산 뇌세포의 손상의 원인인 것과 그 과정을 증명하는 것입니다." 라고 Dawson 박사는 말한다. 그는 LRRK2 유전자와 단백질의 대형 크기로 인해 이번 홉킨스 연구결과를 임상에 적용하는 것을 몇년 후로 늦출 가능성이 있다고 주의했다.

"예를들어, 연구팀은 LRRK2단백질의 활동성이 나타나는 부분을 고립시키고 보다 조정이 용이한 부분을 활동을 정지시킬 수 있는 분자를 찾아내는데 사용하고자 합니다. 그러나 이렇게 하는데는 4개월 내지 5개월이 소요될 수 있어 관련 분야가 기대하는 것만큼 신속하게 이루지지 않을 가능성이 있습니다.” 라고 Dawson 박사는 말한다.

종종 달다린(dardarin)으로 불리는 LRRK2 단백질은 길이가2,527 개 구성 단위에 해당한다. 이에 반해, 처음 파킨슨병과 관련되었던 알파-시누클레인(alpha-synuclein)단백질은 140개 구성 단위 길이에 해당한다. 파킨 단백질(parkin protein)은 이제까지(LRRK2 단백질이 새로운 기록을 세울것으로 보이나) 다른 단백질로 비교해 훨씬 많은 경우의 가족성 파킨슨병과 관련되어 있으며 465 구성 단위 길이 때문에 “대형” 단백질로 여겨지고 있다.

박사학위취득후 특별연구원이자 이번 보고서의 제 1공동저자인 Andrew West박사는 LRRK2 유전자와 단백질 크기에 굴하지 않고 수개월에 걸쳐 사람 뇌견본에서 전체길이를 추적해냈고 어떻게 돌연변이체가 LRRK2의 활동에 영향을 끼치는지를 시험하는 실험을 개발했다. 보고서의 제 1 공동저자이자 동료특별연구원인 Darren Moore박사 또한 LRRK2 단백질 고분과 2개의 변종형을 만드는데 필요한 박테리아 생성 도구를 개발였고 세포내에 LRRK2 단백질의 위치를 추척해냈다.

이번 연구팀의 실험은 LRRK2 단백질의 키나아제로서의 역할 뿐만 아니라 이 단백질이 단백질 복합체와 상호작용하는 부분인 세포의 에너지 생산 공장, 미토콘드리아에 위치하고 있으며 이러한 상호작용에 방해를 받아 파킨슨병에 연루된다고 밝히고 있다.

LRRK2내의 돌연변이체는 2004년 처음 파킨슨병과 연관성이 밝혀졌고 지금까지 5 내지 6퍼센트 가족성 파킨슨병(한 개의 결함 복사유전자를 유전 받아 질병이 발현되는 상염색체우성 질환)과 대략 1퍼센트는 파킨슨병이 가족병력과 상관이 없이 발현하는 경우의 원인으로 알려져 있다. 그러나 소수의 유전자의 유전적 영역에 대한 심도 분석만이 이루어진 실정이다.

"분석가들이 나머지 LRRK2 유전자에 대한 정밀조사를 시행함에 따라 더 많은 돌연변이체가 추가적으로 밝혀질 것으로 보이며 더 많은 파킨슨병에 대해 설명해 줄 것으로 기대됩니다.” 라고 Dawson박사는 말한다.

지금까지 LRRK2에 대해서 밝혀진 바로는 LRRK2가 특히 파킨슨병과 뇌세포 내에 축척된 특정 단백질 묶음을 뜻하는 "확장형 루이소체병”으로 알려진 질환과 관련된 것으로 추정하고 있다. 따라서 LRRK2 연구는 단순히 파킨슨병을 이해하는것 뿐만 아니라 그 치료방법을 이해하는데 도움이 될 것으로 예상하고 있다고 Dawson 박사는 말한다.

본 연구는 미국립신경질환· 뇌졸중연구원, 리마틴신탁(The Lee Martin Trust), 실비아 나클라스신탁(The Sylvia Nachlas Trust), 미국립파킨슨재단, 그리고 미파킨슨질환협회의 기금으로 이루어졌다.

본 연구 보고서의 저자는 모두 존스홉킨스 소속으로 다음과 같다. Andrew West, Darren Moore, Saskia Biskup, Artem Bugayenko, Wanli Smith, Christopher Ross, Valina Dawson, Ted Dawson. Valina Dawson박사는 존스홉킨스 세포공학연구원의 신경재생·복구 프로그램 공동 디렉터이다.

관련 웹사이트(영문):
http://www.pnas.org


자기탐지기 암환자에게 이식된 세포를 추적해내

일단의 국제 연구팀이 최초로 소형 산화철 미립자로 구성된 자기탐지도구를 찾아내기 위해 MRI를이용하여 치료의 목적으로 암환자에게 이식된 면역자극세포를 성공적으로 추적해냈다.

“저희 환자의 8명 중 4명에게 실시한 MRI 스캐닝에서 이식세포가 효과적인 치료를 위해서는 적합한 위치에 있어야 하는데 그렇지 않다는 것을 나타냈습니다.” 라고 세포공학을 위한 홉킨스연구원의 방사선학과 부교수인 Jeff Bulte 박사는 말한다. 그는 임상적으로 승인된 산화철 미립자로 세포에 표지를 붙이는 방법을 개발했다.

이 새로운 탐지도구는 간검사 MRI스캐닝과 같이 임상사용에 있어 이미 승인을 받았으며 암을 치료하거나 재발을 막는데 사용하는 백신 또는 손상된 장기를 복구하는 줄기세포와 같은 세포치료법에 사용하거나 검사하는 노력에 극적인 향상을 가져다 줄것으로 기대한다고 연구가들은 밝혔다.

Bulte 박사와 그의 네덜란드 연구팀은 MRI 와 자기탐지기를 사용하여 8명의 흑생종 환자에게 이식된 치료세포를 위치시키는데 사용했다. 이 기술들은 유럽과 미국 관련청의 승인을 받았다.

“저희 연구결과를 보면 MRI를 사용한 기술이 방사능보다 더 정확하게 세포를 추적할 수 있는 반면 초음파 사용은 절반 환자에게 있어서 림프절세포 주입시 정확하게 유도하지 못하는 것으로 나타났습니다.”라고 Bulte 박사는 말한다. 그는 본 연구보고서를 저작하였으며 연구결과는 자연생명공학지(Nature Biotechnology) 11월호에 실렸다.

이 연구에 사용된 세포는 소희 수지상세포로 불리며 외래단백질을 흡수하거나 발현시켜 면역체계가 추적해서 파괴해야하는 겨냥물을 말해주기 때문에 면역체계가 “가장 필요로 하는 표주”이다.

1990년대 이후 부터 수지상세포가 면역체계를 자극하여 암세포를 죽일수 있는지를 연구하는 임상시험이 시행되어왔다. 이러한 임상시험은 암환자의 수지상세포를 암세포에서 유래된 단백질에 노출시킨 후 다시 환자에게 주입시키는 방법이었다.

그러나 몇몇 “암백신” 임상시험에서 어떤 환자는 이러한 과정에 쉽게 반응하는 반면 어떤 환자는 전혀 그렇지가 않아 실망적인 사례들도 있다. 각각의 성공적인 치료 사례의 뒷면의 비평은 과연 이 세포들이 보통 수지상세포에 의한 면역체계 전투사의 “훈련” 장소인 림프절에 도달하는지에 대해서 의문을 제기한다. 지금까지는 이들 세포가 정확하게 어디에 도달하는지 밝혀진바가 없다.

추정할수 있지만 증명되지는 않았다. 이들 세포를 의도하는 부분에 정확히 위치시키는 방법은 종양이 있는 부위를 배출시키는 림프절에 직접 주입하는 방법이 가장 정확하다. 현재 의사들은 초음파를 이용한 탐침유도법이나 방사선꼬리표를 달고 있는 수지상세포를 세포의 최종 위치를 재확인하는데 사용하고 있다.

그러나 이번 조사에서 네덜란드 연구팀은 MRI와 산화철 미립자를 사용함으로서 방사능 사용과 비교해 세포의 위치를 훨씬 더 정확하게 추적할 수 있으며 방사능 추적으로는 불가능한 조직의 구체적 해부내용을 동시에 제공한다는 것을 발견했다.

“MRI 영상을 통해서 림프절과 자기상으로 라벨을 붙인 수지상세포를 볼 수 있습니다. 따라서 이들이 같은 장소에 위치하는지 정확하게 밝혀낼 수 있습니다.” 라고 이번 연구조사 보고서의 제 1 저작가인 Jolanda de Vries박사는 말한다. 그는 네덜란드 Rabound University Nijmegen 의료센타의 Nijmegen 분자생물과학센타(Nijmegen Center for the Molecular Life Sciences, NCMLS)의 부교수를 역임하고 있다. “이 세포들은 지방을 통해 림프절에 유입하지 못합니다. 따라서 의도하는 장소에 정확히 주입하는 것이 매우 중요합니다.”

Bulte 박사는 홉킨스의 Dara Kraitchman 박사를 비롯한 동료 연구가들과 함께 대형 동물을 대상으로한 시험에서 MRI 유도주입을 가능하게 하는 MRI상응주입 시스템을 함께 사용하여 자기상으로 라벨을 붙인 줄기세포 시험이 진행중에 있다고 밝혔다.

현재 시행되고 있는 임상시험은 종전 Bulte 박사가 동물에게서 자기상으로 라벨을 붙인 세포를 추적했던 연구결과를 바탕으로 하고 있다. 4년전 그와 그의 동료들은 마그네토덴드리머(magnetodendrimer)로 일컷는 기구가 삽입된 줄기세포를 MRI로 추적이 가능하다고 보고한바 있다.

그의 연구팀은 임상시험을 보다 진보시켜 실험용 자기꼬리표 대신에 이미 미국(Feridex로 불림)과 유럽(Endorem으로 불림)에서 임상시험 사용으로 승인한 산화철을 이용한 공식으로 전환했다. 미성숙한 수지상세포는 자연적으로 주위에 있는 물질을 단순히 흡수하는 성질이 있기 때문에 실험실에서 세포가 산화철 미립자에 노출되었을 때 단순히 이 미립자를 흡수하여 섭취해 버린다. 자기상으로 라벨을 붙은 암전성세포는 환자에게 다시 주입되었다. 전체 연구참여 환자가 제 3기 흑생종이 있었다.

“수지상세포 치료요법이 흑생종 환자를 치료를 위한 임상시험에 사용되고 있지만, 이번 연구에서 저희는 자기상으로 라벨을 붙인 세포를 MRI로 추적할 수 있는지 그리고 그들의 이동성향을 더 자세하게 밝혀낼 수 있는지를 조사하고자 합니다.” 라고 NCMLS 연고한 이번 연구의 주도 조사가 Carl Figdor박사는 말한다. “세포들이 분명하게 나타나 매우 흡족했습니다. MRI 영상에서 추출한 해부정보로 림프절의 내부와 외부에 있는 세포들의 정확한 위치를 파악할 수 있습니다.”

본 연구는 네덜란드암사회, 네덜란드과학연구조직, 네덜란드 조직공학프로그램, TIL-재단, 그리고 NOTK-재단의 기금으로 이루어졌다. 그리고 미국신경질환뇌졸중연구원이 Bulte 박사를 지원했다.

과학자들, 단백질을 세포표면으로 끌어내는 “꼬리표” 밝혀

존스홉킨스 과학자들이 수백개 또는 수천개의 단백질을 세포의 표면으로 끌어내서 표면에 머물게 하는 내부 “운임라벨”을 발견했다. 이 “꼬리표”를 사용하는 두 개의 자연단백질이 심장세포가 명령에 따라 수축하게 하는 이온체널이며 에이즈를 유발하는 HIV가 세포 내로 유입하는 것이 가능하게 하는 입거점이 된다는 것을 발견했다.

세포표면 단백질의 약물과 다른 분자들의 “포착” 지점인 것과 면역반응을 일으키는 역할을 밝혀낸 이번 연구조사 결과의 자세한 내용은 9월 11일자 미국 과학지 Nature Cell Biology 온라인판에 앞서 실렸다. 이번 결과로 인해 약물 및 백신개발의 노력에 극적인 전환점을 가져다 줄 것으로 예상한다고 홉킨스팀은 말한다.

“약을 개발하는데 있어 실험실에서 이루어지는 전형적인 절차는 세포가 겨냥하는 단백질을 발현시키는 것입니다. 그런다음 수천개의 분자 중 어느 분자가 그 단백질에 반응하며 의도하는 효과가 나타나는지를 관찰하는 것입니다.” 라고 이번 연구 보고서의 선임 저작가 Min Li 박사는 말한다. 그는 기초생명의과학을 위한 존스홉킨스연구원 고도원료처리량 생물학부의 신경과학 교수를 역임하고 있다.

“그러나 이 단백질을 세포표면으로 끌어내지 못하면 이러한 선별검사 방법을 사용할 수 없습니다. 만약 단백질을 인위적으로 세포의 표면으로 끌어낼 수 있다면 중요한 단백질 밝혀내는 연구를 막하왔던 장애물을 넘어설 수 있습니다.” 라고 Li 박사는 말한다. 단백질을 인위적으로 세포 표면으로 운반하는 이 표면꼬리표의 응용은 존스홉킨스가 신청한 특허협력조약 특허신청에 종속된다.

박사과정취득후 특별연구원인 Sojin Shikano는 무작위로 만들어낸 8개 단위구조 길이의 단백질 단편2천 5백억개 중 정상 단백질이 세포의 단백질 합성공장을 떠나 세포의 표면에 이르게 하는65개를 밝혀냈다. 사람의 단백질에서 알려진 서열을 찾아냄으로서 연구팀은 그들이 찾아낸 가장 강한 꼬리표의 변이를 사용하는 단밸질을 밝혀냈다. 그들이 찾은 꼬리표는 단백질 서열에서 가장 말단에 있는 4개 단위구조(세린, 트립토판, 트레오닌, 타이로신의 순서)를 줄여서 SWTY으로 별명이 붙여졌다.

“이 특정 꼬리표와 그것과 가장 가까운 관련물들은 실제로는 세포의 표면으로의 전달을 위한 정상적인 단백질로 구분됩니다.” 라고 Li 박사는 말한다. “어떤 질환에 있어서는 세포의 표면에 있어야할 단백질이 부재하는 경우를 볼 수 있습니다. 그리고 때로는 실험실에서 증명된 바와 같이 조사하고자 하는 단백질을 세포 표면으로 끌어내는 것이 불가한 경우도 있습니다. 저희가 발견한 꼬리표는 그러한 단백질을 표면으로 인위적으로 끌어내는 것을 가능하게 할 것으로 기대하고 있습니다.”

이 꼬리표를 이용하여 겨냥하는 단백질을 세포 표면에 인위적으로 끌어내는 실험실 조사방법이 매우 급속히 그리고 광범위하게 사용될 것으로 예상되 Li 박사는 어떤 잠정적인 임상 적용이라도 그 꼬리표가 정확히 어떻게 단백질 운송을 돕는지를 이해해야 한다고 주의한다.

“문제 단백질” 중에는 사람의 코에서 냄새를 감지하는 단백질과 낭성섬유증에서 결함이 있는 단백질이 있다. 이러한 단백질을 세포 표면으로 끌어낼 수 있다면 더 강한 냄새를 밝혀낸다든지 또는 후각을 잃은 사람들에게 희망을 줄 수 있을 것이다. 물론 낭성섬유증 치료에 새로운 전략을 발견하는 데 도움이 될 것이다.

많은 과학자들이 이러한 단백질을 세포 표면으로 끌어내지 못하는 것은 단백질이 세포 내에 부적합하게 조합되어 있기 때문이라고 추정하지만, 어디에 그리고 어떻게 그 단백질이 만들어졌는지를 밝히는 것이 연구가들에게 가장 큰 장애였다고 Li 박사는 말한다.

먼저 단백질은 세포 내에 깊숙한 부분에서 만들어 진다. 단백질을 조성하는 유전자 지시는 세포핵에 존재한다. 그리고 단백질은 세포의 “공장” 에 가까운 지점에서 조합된다. 오랫동안 과학자들은 단백질이 내부 운반 라벨과 같이 구체적인 이동 지시를 가지고 있지 않는 한 이 공장, 소포체 내에서 전혀 이동하지 않는 것을 선호한다고 추정해왔다.

어떤 소서열이 단백질을 세포 표면으로의 이동 꼬리표를 붙이는지를 찾아내기 위해 Shikano는 무작위로 만들어낸 8개 구조단위 길이 꼬리표를 한 개의 특정한 단백질에 덧붙였다. 그런다음 그 단백질이 세포 내에 남아있지 않고 세포 표면에 닿는지를 조사했다. 연구가들은 이러한 꼬리표의 3개 주요 부류를 찾아내 구성단위 서열의 유사성에 따라 그룹을 지었다. 그리고 그 중 가장 강한것을 찾아내기 위해 더욱 세밀한 조사를 수행했다.

단백질의 서열을 찾는데 사용한 대학원생 Brian Coblitz가 개발한 컴퓨터 프로그램을 통해 연구가들은 상당히 엄격한 기준으로 모든 사람의 단백질 4퍼센트 정도가 SWTY를 가지고 있거나 그렇지 않으면 매우 가까운 근사치를 보인다는 것을 밝혔냈다. 8개 구조단위 길이 꼬리표 자체는 이들 단백질의 C-terminal 말단의 부분이었고 이것의 존재는 인위적으로 조작한 단백질이 어떤 경우에 있어서 의도한 장소에 도달하지 않는 이유를 해명하는데 도움이 된다고 Li 박사는 말한다.

“한 단백질 말단의 작은 부분을 제거한다고 가정한다면 3차원 구조의 나머지 단백질 주름을 방해할 것 같지만 대부분의 과학자들이 미처 생각하지 않는 부분은 단백질이 세포 표면에 닿지 못할 때 잘못되는 경우입니다. 하지만 이제 우리는 그 문제가 단순히 운송신호의 결함으로 생긴다는 것을 알게 되었습니다.” 라고 Li 박사는 말한다.

단백질이 수천 구조단위 길이에 이를 수 있다는 것을 감안할 때, 말단의 8개 구조단위는 중요하지 않은것 처럼 보인다. 그러나 인식과 신호에 사용되는 자연적 발생 단백질은 소형크기의 단편들이므로 Li 박사는 이 크기를 연구하기로 했다.

“면역체계가 바이러스 단백질 또는 다른 면역체계 공격물을 인식하는데 사용하는 단백질은 7내지 9개 단위 길이입니다.” 라고 Li 박사는 덧붙였다.

8개 구조단위 길이의 단백질 절편의 가능한 혼합 형태의 수는2백 5십만 정도로서 오늘날 고도 처리량 기술을 감안할 때 가려낼 수 있는 “합리적인 수”를 제공한다. Shikano는 이 과정을 오히려 더 쉽게 하기 위해 분석에 착수하기전 왕겨에서 통밀을 구분하는 시스템을 개발했다. 만약 단백질이 꼬리표에 의해서 세포 표면에 닿지 않으면 그 세포는 죽게된다.

“만약 단백질이 세포 표면으로 이동하면 필요한 세포 집합에 속하고 만약 세포가 없으면 어짜피 우리가 필요로 하지 않았던 것이므로 상관이 없는거죠.” 라고 Li 박사는 말한다.

이번 연구 보고서의 저자는 다음과 같다: Shikano, Coblitz, Sun, Li. 본 연구는 미종합의과학원과 미신경질환연구원 및 미국심장협회의 기금으로 이루어졌다.

관련 웹사이트(영문):
www.nature.com/ncb


암세포의 돌연변이체, 새로운 치료법 방향 제시

존스홉킨스와 메릴랜드 록빌에 소재한 J.크레그벤터연구원의 연구가들이 뇌종양과 관련된 3개 유전 돌연변이체를 새롭게 밝혀내 새로운 치료법을 개발의 길을 넓혀주었다.

연구가들은 정상세포의 활동을 방해하고 종양을 형성하는 것으로 알려진 2개 타이로신 키나아제 단백질에서 DNA이상을 발견했다.

이들 돌연변이체의 발견은 타이로신 키나아제가 새로운 의약개발의 겨냥이 될 가능성이 있어 주목을 끌고있다.

“연구팀은 이 두개의 단백질을 선택한 이유는 수용체 타이로신 키나아제가 항암치료제가 공격할 수 있는 세포의 표면에 있기 때문입니다.” 라고 Gregory J. Riggins 박사는 말한다. 그는 이번 연구 보고서의 공동주도저작가이며 존스홉킨스 의과대학 신경외과 부교수를 역임하고 있다.

이번 연구에서 연구가들은 종전에 알려지지 않았던 섬유아세포성장수용체1(fibroblast growth receptor1, FGFR1) 내에 돌연변이체와 혈소판유도성장요인수용체알파(platelet derived growth factor receptor alpha, PDGFRA)에서 한 개 돌연변이체를 밝혀냈다.

FGFR1와 PDGFRA는 대직장암과 유방암 및 난소암 뿐만 아니라 만성골수성백혈병과 기질암 및 림프종과 같이 몇몇 다른 형태의 암에서도 암시되었다고 Riggins 박사는 말한다.

홉킨스의 연구가들은 7세에서 77세 까지의 연령 범위에서 8명 여성 그리고 11명 남성으로 부터 체취한 19개의 교모세포종양세포를 선택했다. 교포세포종은 중앙신경체계에 악성종양으로 뇌피질에서 발견된다. 세포는 벤터연구소의 합동기술센타에 보내졌으며 이곳에서 이번 보고서의 공동저작가인 Robert L. Strausberg 박사가 주도한 연구팀은 20개의 목표 단백질을 재서열하기 위한 고도처리량기술의 유전자서열장치를 사용했다.

연구가들은 재서열한 유전자들과 인간지놈 서열에 상응하는 유전자들과 비교에서 돌연변이체를 발견했다.

Riggins 박사는에 따르면 앞서 이루어진 Victor Velculescu박사가 주도한 홉킨스의 한 조사 연구에서 연구가들은 고도처리량기술 유전자 서열을 사용하여 대장암세포의 성장과 연관성이 있는 것으로 보이는 14개 돌연변이 유전자를 발견했다고 말한다. 이러한 발견은 소형분자를 이용하거나 변이된 유전자의 기능을 통제하는 항체를 사용하는 등의 새로운 치료법 개발에 잠재성을 제시했다.

이번의 성공적인 연구결과로 인해 연구가들이 교모세포종의 새로운 치료제 개발의 목표물을 찾아내는데 있어 같은 접근법을 사용할 것을 촉구했다. 현재 모세포종 뇌종양 치료는 매우 미약한 실정이다.

Riggins 박사는 최근 지놈정보와 기술의 발달로 암을 일으키는 분자변형의 완전한 일람표를 조합하는 것이 가능하다고 한다. 타이로신 키나아제 가족과 연관된 유전자는 암세포와 주위 세포간의 신호를 담당하기 때문에 앞으로의 연구에 있어 매우 중요하다. 임상에서 이룬 의사들의 성공적인 결과들과 이 유전자 가족의 분자 목표물을 합친다면 이번 연구결과는 효과적인 새로운 암치료법의 결과를 낳을 수 있을 것으로 기대한다고 말한다.

“다음 단계는 이 돌연변이체의 표시인자를 찾아서 암세포의 변이체를 복구할 수 있는 방법을 찾아내는 것입니다. 암을 치료하기 위해 충분한 변이체들을 겨냥하는 것이 저희의 희망입니다.” 라고 그는 덧붙였다.

본 연구는 루드위그신탁과 어린이암재단 및 어빙J. 셔만 연구교수직 그리고J.크레그벤터과학재단의 기금으로 이루어졌다.



횡단성척수염과 다발성경화증에 관련된 주요 단백질 발견

홉킨스의 연구가들이 다발성경화증(multiple sclerosis, MS)과 관련되는 횡단성척수염(transverse myelitis, TM)으로 불리는 중앙신경계에 자가면역질환을 일으키는 한 개의 분자를 발견했다.

이번 연구결과는 미임상연구저널 The Journal of Clinical Investigation 10월호에 실렸다. 정신의학자이자 존스홉킨스 의과대학 부교수인 Adam Kaplin박사와 신경학자이자 홉킨스 부교수인 Douglas Kerr박사는 횡단성척수염 환자의 척수내에서 단백질 IL-6의 수치가 급격히 증가되는 것을 발견했다.

대부분의 TM환자가 질병의 단 한 번의 공격을 당하는 반면 15내지 30퍼센트의 환자에게 있어서는 상당히 진행된MS로 진전한다. TM은 급속하지만 경고없이 닥치는 병으로 보통 사지쇠약, 장 및 방광 기능장애, 통증 및 마비와 같은 영구적인 장애를 초래한다.

IL-6는 면역체계세포가 서로 교신할 때 사용하는 화학전달물질이다. IL-6의 상승으로 인해 손상을 받는 세포의 유형에는 신경세포를 감싸고 있는 방어수초 생산을 보조하는 올리고덴드로사이트(oligodendrocytes)가 있다. 이번 결과는 TM과 MS와 같은 탈수초성(demyelinating disorders)의 원인 메카니즘을 제시하고 있기 때문에 이 질환에 대한 효과적인 치료법 개발의 가능성을 시사한다.

“CNS자가면역 질환의 단독 원인을 밝혀낸 것으로는 처음입니다.”라고 Kaplin박사는 말한다.

연구가들은 단백질 TM 환자가 기억장애 및우울증 증상이 나타났을 때 IL-6단백질 조사에 착수했다. IL-6은 기분과 집중력 장애질환과 연관성이 있는 것으로 추정되어 왔다.

“환자들이 겪는 고통을 귀기울여 듣는것과 전문지식의 협력이 이번 연구의 성공을 가져다 주었습니다.” 라고 Kaplin박사는 말한다.

“TM은Guillain-Barré 증후군을 비롯하여MS와 급성파종성뇌염(acute disseminated encephalomyelitis)을 비롯한 신경계 자가면역성질환과 관련성이 있습니다. 따라서 이번 연구결과는 이러한 질환 모두를 이해하고 어떻게 이들이 서로 연관되는지를 이해할 수 있는 기반을 마련했습니다. 그리고 TM으로 인해 마비된 환자들 뿐만 아니라 다른 자가성면역질환으로 인한 장애가 있는 환자들에게 혜택을 가져다 줄 것으로 기대됩니다. 저희는 미래를 위한 진단 및 예후와 치료법개발을 보조하기 위해 이번 연구결과를 적극적으로 활용하고 있습니다.”라고Kerr박사는 말한다. 그는TM 연구에 헌신하고 있는 세계에서는 유일한 존스홉킨스 횡단성척수염센타의 디렉터이다.

연구가들은 TM환자와 건강한 환자의 뇌척수내 42개 염증성 단백질을 조사하였다. 그 결과 IL-6가TM환자의 척수에서 지속적으로 상승되는 것이 관찰되었으며 IL-6 수치가 마비의 심각성 정도와 상관관계를 보이는 것으로 나타났다.

세포배양액과 동물실험을 사용한 연구에서 연구가들은 상승하는 IL-6 수치가 척수의 손상과 직접 관련된다는 것을 확인했다. TM환자의 척수액을 실험실 디쉬에 배양했을때 척수세포가 죽는 것이 관찰되었으며 성인쥐에게 주입된 같은 IL-6가 마비를 일으키는 것이 관찰되었다. 현미경상에서 IL-6를 주입한 쥐의 조직은 탈수초화 및 축삭손상을 보였으며 이는 TM환자의 병리와 거의 동일했다.

Kerr박사와 Kaplin박사는 IL-6수치 상승이 다른 신경계 부분에 영향을 끼치지 않지만 척수에만 손상을 입히는 이유는 각각의 신경계 부분이 IL-6에 다른 반응을 나타내기 때문이라고 추정하고 있다. 따라서 이러한 별개의 반응을 다른 형태의 자가면역성질환이 각각 다른 부분의 신경계에 손상을 주며 구별된 증상을 나타내는 원인으로 결론을 내렸다.

“저희가 연구를 시작할 무렵에는 CNS자가면역성질환 환자의 척수에서 벌어지는 드라마의 악역 배우에 대해서 전혀 몰랐습니다. 마치 고전적인 살인수수께끼에서 “범인은 과연 누구인가”를 찾아내야 하는 상황 같았습니다. 하지만 저희는 ‘누가 어디에서 어떻게 그랬을 것이다’ 라는 근거를 확보했습니다.” 라고 Kaplin박사는 말한다.

본 연구결과는 미국립보건원의 기금으로 이루어졌다.

환자와 병원직원들, 병원소음 증가 문제 환기시켜

안내방송은 스피커를 통해서 쩌렁쩌렁 울리고, 전자장치는 삐삐 거리고, 냉난방장치는 덜커덕 거리고, 직원들과 방문객들의 소리 높여 이야기한다.

이러한 소음의 순간포착은 공장이나 스포츠경기장에서 나오는 것이 아니라 바로 병원시설 환경에서 발생하고 있다. 이번 존스홉킨스 음향공학 연구팀이 실시한 조사에서 국제적으로 병원소음의 수위가 지난 반세기에 걸쳐 지속적으로 증가하는 추세이며 환자들 뿐만 아니라 병원직원들을 방해하고 의료과실이 일어날 가능성을 높이는가 하면 음성인식장치로 병원 현대화를 이루려는 노력을 지연시킨다고 밝혔다. 몇몇의 조사결과는 심지어 과도한 소음이 환자의 회복기간을 늦추며 병원직원들에게 있어서는 스트레스와 허탈감을 초래하는 것으로 나타났다.

음향전문가 Ilene Busch-Vishniac 과 James E. West가 실시한 2년에 걸친 이번 연구 프로젝트에서 병원소음이 환자와 병원직원들의 제 1 불편사항 항목에 속하는 것으로 밝혀졌으며 이 문제를 해결하기 위한 노력은 거의 이루어지지 않은 실정인 것으로 나타났다. 조사가들은 병원소음의 과학적 조사방법은 찾아보기 힘들고 대부분의 조사가 음향공학자가 아닌 의료계 요원에 의해서 수행된 것을 발견했다.

“이러한 결과를 보면 병원내에 소음문제가 측정된 자료에 대한 적합한 분석방법은 모르지만 의사와 간호사들이 직접 나서서 소음을 측정해야 할 정도로 문제가 심각하다는 것을 시사합니다.” 라고 Busch-Vishniac는 말한다. “이러한 문제의 해결은 음향공학자들이 관여해서 이미 오래전에 이루어졌어야 했습니다. 그리고 이 분야의 근본적인 연구를 위해서는 폭넓은 기금이 마련되어야 합니다.”

“사람들이 수년동안 병원소음에 대해서 불평은 해왔지만 문제해결의 시도는 전혀 이루어지지 않았습니다.” 라고 West는 덧붙였다.

2003년, 존스홉킨스 메디슨의 정보통신담당 최고책임자이자 부사장인 Stephanie L. Reel가 존스홉킨스병원의 소아과중환자실의 소음 문제를 환기시켰을때 Busch-Vishniac 과West은 조사에 착수할 것을 동의했다. 조사가들은 지난 반세기에 걸쳐 소수에 불과한 병원소음에 대한 발행 보고서를 검토하였고 그들이 따로 존스홉킨스 몇몇의 환자서비스시설의 소음을 측정했다. 재정 및 직원협조를 제공한 볼티모어 병원은 Busch-Vishniac 과West가 환자서비스 시설의 소음을 줄이는 2가지 기술을 시험하는 것을 지원했다.

앞서 이루어진 조사와 이들 음향공학자들의 조사가 현저한 차이를 보이는 이유는 의료전문가들과 음향공학자들이 팀을 이루어 조사를 수행했고 먼저 병원 소음환경의 특징을 파악한 다음 소음의 영향을 줄이는 방법을 강구했기 때문이다.

“이번 조사는 매우 힘든 문제에 초점을 맞추었습니다. 중환자실의 소음은 환자와 그들의 가족 뿐만 아니라 직원들에게 불만족을 느끼게 합니다. 또한 이러한 소음이 단기기억을 방해하고 이는 곧 안전문제로 이어질 가능성이 있다는 보고가 있습니다. Ilene 과 Jim은 저희팀과 함께 이 문제의 심각성을 이해하고 소아과중환자실 소음의 즉각적인 해결책 마련에 착수했습니다. 또한 소음과 관련해서 현재 공사중에 있는 새로운 임상건물 설비에 관한 훌륭한 제안을 내놓았습니다.”

조사가들은 이번 결과가 전세계적 병원환경에 영향을 끼칠 것으로 예상하고 있다. Busch-Vishniac 과West는 최근 미네아폴리스에서 개최된 연간 미국음향사회 모임에서 이번 결과를 발표했다. 이번 조사를 바탕으로 한 보고서는 오는 미국음향사회저널에 발행된다. Busch-Vishniac 과West는 이 단체의 회장을 역임한바 있다. Busch-Vishniac는 존스홉킨스대학 기계공학과의 교수이다. West는 전기·컴퓨터공학과의 연구교수로 활동하고 있으며 미공학학회의 일원이기도 하다.

다음은 이번 조사의 중요 결과를 모았다.

1960년 이래로 전세계의 낮동안 평균 병원소음 수위는 57에서 72 데시벨로 증가하였으며 야간수위는 42에서 60데시벨로 증가했다. 이 수위는 세계보건기구가 1995년에 발표한 병원소음지침 기준을 초과한다. 이 지침서에 따르면 환자입원실 소음수위는 35데시벨을 넘어서는 안된다. 측정도는 병원의 형태에 따라 별차이가 없으며 이는 문제의 심각성을 더 부각시킨다.

대부분의 병원소음은 상호간의 구두교신을 더욱 방해하는 사람언어빈도 범주에 속한다. 의사와 간호사들이 서로가 말하는 것을 듣기 위해서는 더 큰소리로 말해야 하며 이는 곧 소음의 수위를 더 높이는 원인이 된다. 소음체증은 환자에게 필요한 검사나 처방을 구두로 지시할 때 잘못 이해하는 것으로 이어질 수 있다고 연구가들은 말한다. 또한 오늘날 많은 병원이 의료장치가 음성지시에 응답하는 자동시스템을 도입하고 있지만 사람언어빈도에 섞이는 소리는 이러한 소프트웨어가 음성을 인지하는 것을 방해한다.

소음수위는 많은 병동에 있어 저녁시간이 가까워진다 할지라도 감소하지 않는다. Busch-Vishniac 과West가 측정한 자료를 보면 소음수위는 시간경과와 상관이 없이 높은 수위를 유지한다는 것을 나타낸다. 이는 부분적으로 강한 전력에 의해 작동되는 병원내 통풍시스템과 전자경보장치에 의한 것이기도 하다.

병원소음을 줄일 수 있는 방법이 있을까? 문제해결이 난이할 것으로 보이지만 존스홉킨스 음향전문가들은 환자서비스시설에 단 2가지의 변화를 줌으로서 상당한 소음감소 효과를 가져왔다.

소아과중환자병동 병원요원들은 평균 천정스피커를 통해 평균 5분 마다 호출을 받았다. Busch-Vishniac 과West는 유니폼에 편리하게 매달수 있는 핸즈프리 개인교신장치를 소개했다. 이 교신장치는 휴태폰과 유사한 기능을 가지고 있어 직원간의 직접 최소음 통신이 가능하다. 이 시스템으로 인해 천정스피커에 의한 호출수를 거의1시간에 1회로 줄일수 있었다. 애초에 2달 시험운영을 계획했지만 직원들이 본 교신시스템에 매우 만족했으며 병원측은 해당 병동 전체를 위해 이 통신장치를 구매했다.

또한 조사가들은 벽에 흔히 설치되는 음향방음타일이 환자입원실에 없는 것을 발견하였다. 이러한 유형의 타일은 감염체가 숨어 있을 장소를 제공하기 때문에 병동에는 설치되지 않는다. 그래서 유리섬유 단열제를 항박테리아섬유로 감싼 후 이 방음장치를 천정 및 존스홉킨스 암병동실의 벽에 설치했다. 이 장치는 종전에 방 전체로 울리던 소리의 일부가 새어 나가는 것을 막는 역할을 한다. “이 설비는 반향시간을 거의 3분의 1로 줄였습니다.”라고 West는 말한다.

홉킨스 직원들은 소음이 감소한데 대해 매우 흡족했다. “음향전문가들의 도움이 없이는 불가능했을 겁니다.” 라고 존스홉킨스병원의 행정원이자 키멜암센타의 간호디텍터인 Sharon Krumm은 말한다. “이들 전문가들은 환자안전 문제를 충분히 이해했고 그들의 전문성이 이 모든 결과를 가능하게 했습니다.”

이러한 전략이 성공적이긴 하였지만, “상당수의 병원소음 문제는 공기처리시스템과 관련되어 있어 개선하기 힘든 부분이 있기도 합니다.”라고 West는 주의한다. 그와 Busch-Vishniac는 장기적인 해결책으로서는 향후 병원설립이나 기존의 의료센터를 재건축을 계획할 때 숙련된 음향전문가들과 건축가들이 함께 소음문제를 감소시키는 공동의 노력이 요구된다고 강조했다.

이번 조사는 존스홉킨스의 서비스품질향상·환자안전센타의 기금으로 이루어졌다.



홉킨스 임상글로벌보건교육센타 설립

존스홉킨스의과대학이 기술 및 하부구조가 부족하거나 한정된 세계 건강보호제공자들에게 임상훈련을 제공하기 위한 센타를 설립했다. 임상글로벌보건교육센타(Center for Clinical Global Health Education, CCGHE)로 불리는 이 새로운 운영체제는 텔레메디슨의 진보기술과 홉킨스 전문가들에게 초점을 맞추어 세계에 있는 건강보호 제공자들에게 효과적이고 비용능률의 임상훈련을 제공한다.

“최근 많은 기증가들의 도움으로 의료서비스가 부족한 환경에 있는 HIV/AIDS 일반 및 어린이 환자들이 필요한 약을 제공하는 것이 가능했습니다.”라고 이번 신설센터의 디렉터 Robert Bollinger박사는 말한다. “안타깝게도, 감염환자들의 일부만이 이 약을 지원받고 있는 실정입니다. 이러한 환경의 국가를 보면 건강보호 제공자들이 효과적이고 안전하게 약을 분배하는 경험과 훈련이 부족합니다. 이 전문가들을 위한 적합한 훈련이 필요하며 이러한 실정을 개선하기 위해 이번 센타가 마련되었습니다.”

지금까지 50개 이상의 국가가 이 센타가 마련한 프로그램에 관심을 표명했다. 첫 프로젝트로서 지난달 11월에 CCGHE는 인도의 푼에 소재한 BJ의료센타에서 HIV상호 집중훈련프로그램을 발촉했다. 이 프로그램에서 최전선에 있는 인도 의료진들을 위해 존스홉킨스 의과대학 의료진이 준비한 20회가 넘는 강연이 텔레메디슨시스템을 통해 이루어졌다. 또한 CCGHE는 이디오피아와 콩고에서 특별임상교육프로그램을 시작했으며 이들 국가에 소재한 참여기관 사이의 합작임상시험을 구축할 계획에 있다.

“CCGHE와 협력할 기회가 주어져 매우 기쁩니다.” 라고 존스홉킨스 상호협력부와 텔레메디슨의 디렉터 Alexander Nason은 밝혔다. “텔레메디슨과 웹기술로 홉킨스와 국제 의료제공자 사이의 효과적이고 비용효율적인 교육도구를 제공할 수 있게 되었습니다.”

이 센타는 시작단계에서 존스홉킨스 의과대학의 보조를 받았으며 CCGHE는 미국 뿐만 아니라 세계에 있는 개인 및 기업의 기증을 통해 운영체제를 관리할 계획에 있다.

더 자세한 내용은 아래의 임상글로벌보건교육센타(Center for Clinical Global Health Education, CCGHE) 웹사이트를 방문하세요.
www.ccghe.jhmi.edu.


CME 코스(영문)

2005년 12월 10-11일
제 11회 연간 통증의학 업데이트
존스홉킨스 의과대학 터너빌딩. 볼티모어, 메릴랜드

2005년 12월 16일
현광투시법 인증 컨퍼런스
존스홉킨스 의과대학 토마스 B.터너빌딩. 볼티모어, 메릴랜드

2005년 12월 17일
제 16회 신경과 주치 전문의 연간 모임 및 신경학자들을 위한 제 1차 신경과 연간 모임
르네상스 하버플레이스 호텔 볼티모어, 메릴랜드