기존 약물을 사용하여 파킨슨병을 치료할 수 있을까요?

미국에서는 매년 약 9만 명이 파킨슨병 진단을 받으며, 이는 알츠하이머병에 이어 두 번째로 흔한 신경퇴행성 질환입니다. 파킨슨병의 원인은 유전적 요인부터 환경적 요인, 독성 물질 노출에 이르기까지 매우 복합적입니다. 하지만 가장 주된 위험 요인은 노화입니다. 인구 고령화로 인해 더 많은 사람이 질병의 영향권에 놓이면서 발병 사례는 증가할 것으로 예상됩니다.

당사는 CAS Content Collection^TM을 분석하여 파킨슨병 관련 연구 동향을 파악했으며, 다른 질환과 파킨슨병 사이의 연관성이 점점 더 주목받고 있음을 확인했습니다. 새로운 약물과 치료법이 개발 중일 뿐만 아니라, 이미 안전성과 작용 기전이 입증된 기존 약물을 활용하는 약물 재창출(drug repurposing)을 통해 증상 완화를 넘어 근본적인 원인을 해결하려는 노력이 이어지고 있습니다. 도전 과제는 막대하지만, 새로운 돌파구가 곧 마련될지도 모릅니다.

파킨슨병의 위험 요인 및 병태생리

파킨슨병의 핵심 특징은 도파민 신경세포의 퇴행, 즉 운동 조절을 담당하는 뇌 영역인 흑질에서 도파민 생성 신경세포가 점진적으로 소실되는 것입니다. 도파민은 운동 기능과 조절에 중요한 역할을 하는 신경전달물질입니다. 도파민이 결핍되면 떨림, 경직, 서동증(운동 느림)과 같은 파킨슨병 특유의 운동 증상이 나타납니다.

앞서 언급했듯이 노화는 파킨슨병 발병의 가장 주된 위험 요인입니다. 대부분의 사례는 산발적으로 발생하지만, 약 5~10%는 유전적 요인이 있는 것으로 추정됩니다. 가족성 파킨슨병 사례에서는 SNCA(α-시누클레인), LRRK2(류신 풍부 반복 키나아제 2), Parkin(PARK2), PINK1(PARK6), DJ-1(PARK7) 유전자의 돌연변이가 단백질 분해 과정, 미토콘드리아 기능 및 산화 스트레스 반응을 저해하는 원인으로 지목되고 있습니다.

연구 초기 단계이기는 하나, 파킨슨병 발병에 영향을 미칠 수 있는 환경적 및 생활 습관적 요인들도 존재합니다. 살충제, 제초제, 중금속, 오염된 식수에 대한 노출은 파킨슨병 발병 위험을 높일 수 있으며, 잘못된 식습관이나 운동 부족과 같이 만성 염증과 산화 스트레스를 유발하는 생활 습관 또한 위험 요인이 될 수 있습니다.

파킨슨병의 병태생리는 다음과 같습니다:

• 도파민 신경세포의 퇴행.
• 운동 및 인지 기능과 관련된 뇌 영역에서 발견되는 잘못 접힌 α-시누클레인 단백질인 루이 소체(Lewy bodies)의 축적.
• 신경세포 손상을 유발하고 신경 기능 장애를 악화시키는 만성 염증 및 산화 스트레스.
• 미토콘드리아 및 단백질 제거 기전의 기능 장애.

파킨슨병 연구의 최신 동향

CAS Content Collection에는 파킨슨병과 관련된 22만 건 이상의 과학 문헌이 수록되어 있으며, 이 수치는 2019년 이후 30% 이상 증가했습니다. 학술지 대 특허 비율이 약 4~6 정도로 학술지가 이 분야를 주도하고 있으나, 최근 몇 년 사이 특허 출원이 눈에 띄게 증가하여 더 많은 치료제가 시장에 출시될 것임을 시사하고 있습니다(그림 1 참조).

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파킨슨병의 병태생리와 관련된 연구를 분석한 결과, 파킨슨병 관련 문서 중 가장 큰 비중을 차지하는 분야는 유전적 요인이었습니다. 그러나 미토콘드리아 기능 장애, 신경 염증, 환경적 요인이 가장 빠르게 성장하는 연구 분야로 나타났습니다(그림 2 참조).

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이는 환경 노출과 같은 외부 위험 요인을 더 잘 이해함으로써 선제적인 건강 관리와 예방 전략에 대한 인식을 높일 수 있기 때문에 중요합니다. 이러한 정보를 바탕으로 의료진은 각 환자의 고유한 프로필에 맞춰 예방 및 치료 전략을 더 효과적으로 수립할 수 있게 될 것입니다.

노화는 파킨슨병 관련 문헌에서 가장 폭넓게 탐구되는 개념입니다. 분석 결과, 파킨슨병의 특징과 노화의 특징, 즉 미토콘드리아 기능 장애, 염증, 단백질 제거 기능 저하 사이에 상당한 중첩이 있음을 확인했습니다(그림 3 참조).

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질병 동반 발생 및 파킨슨병의 잠재적 약물 치료

신경 염증과 파킨슨병의 연관성이 밝혀지면서 염증과 산화 스트레스를 유발하는 동반 질환에 대한 연구 분야가 열렸습니다. 이러한 질환들은 파킨슨병 발병 위험을 악화시킬 수 있습니다. 예를 들어, 전염증성 사이토카인은 세로토닌 및 도파민 신경 전달에 변화를 일으켜 파킨슨병과 우울증을 유발하며, 여러 연구를 통해 파킨슨병 환자가 우울증을 자주 겪는다는 사실이 입증되었습니다.

심혈관 질환, 비만, 제2형 당뇨병은 모두 만성 염증과 산화 스트레스를 유발합니다. 신장 및 간 질환, 호흡기 질환, 파킨슨병, 자가면역 질환과 같은 다른 많은 만성 질환도 이러한 위험 요인에 영향을 미치며 염증과 산화 스트레스를 일으킵니다. 암 종양 또한 주변 조직에 문제를 일으킬 수 있습니다.

연구자들은 이러한 동반 질환에 대한 약물 치료를 파킨슨병 치료에 재활용할 수 있는지 검토하고 있습니다. 전반적으로 약물 재창출은 기존 약물의 안전성이 이미 입증되어 있어 획기적인 치료법을 찾는 데 유망한 전략입니다. 이는 임상 적용까지 소요되는 시간과 비용을 크게 절감할 수 있으며, 부정적인 부작용의 위험도 낮습니다.

질병의 종류와 관계없이 신경 염증과 산화 스트레스를 해결하는 기존 약물을 재활용하면 단순히 증상뿐만 아니라 파킨슨병의 원인을 치료하는 길을 열 수 있으며, 이는 질병 퇴치에 있어 진정한 전환점이 될 것입니다. 이러한 이유로 신경 보호제는 약물 재창출 연구에서 가장 흔하게 다뤄지는 약물군으로 나타나고 있습니다(그림 4 참조).

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CAS Content Collection 분석을 통해 재활용 약물의 범주와 파킨슨병 연구에서 이들이 주목받는 이유를 다음과 같이 확인했습니다:

• 고혈압 치료제: 일부 고혈압 치료제는 신경 보호 효과가 있거나 파킨슨병 환자에게서 손상된 도파민 신호 전달에 영향을 줄 수 있습니다.
• 항우울제: 특정 항우울제는 파킨슨병의 병태생리와 관련된 신경 전달 물질 시스템을 조절할 수 있습니다.
• 항암제: 염증이나 세포 성장 경로를 표적으로 하는 항암제 중 일부는 파킨슨병 진행 치료와 관련이 있을 수 있습니다.
• 감염 치료제: 일부 항생제와 항바이러스제는 유익한 항염증 특성을 가질 수 있습니다.
• 당뇨병 치료제: 원래 제2형 당뇨병 치료제로 개발된 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1) 수용체 작용제는 파킨슨병에서 신경 보호 효과를 보이며 가능성을 입증했습니다.

약물 재창출 외에도 저분자 화합물, 단일 클론 항체, 세포 치료제가 임상 시험 중에 있습니다. 대표적인 약물은 표 1에 나열되어 있습니다:

표 1: 파킨슨병 치료제로 흔히 고려되는 주요 약물

파킨슨병 연구에서 주목해야 할 잠재적 돌파구

약물 재창출 및 개발은 파킨슨병 연구의 흥미로운 분야이지만, 과학자들은 진단 및 기타 치료법에서도 새로운 돌파구를 찾고 있습니다. 예를 들어, 영상 기술, 분자 생물학, 빅데이터 분석의 발전은 바이오마커를 식별하여 조기 진단을 개선하고, 질병 진행을 모니터링하며, 치료 반응을 평가하는 데 기여할 것으로 기대됩니다.

파킨슨병 치료의 지속적인 과제는 약물 분자가 혈뇌장벽을 통과하게 하는 것입니다. 최근 부상하는 나노기술은 가까운 미래에 이러한 약물 전달 방식을 혁신할 수 있습니다. L-DOPA를 탑재한 폴리락틱-코-글리콜산(PLGA) 나노입자가 파킨슨병 환자의 운동 기능을 향상시킨다는 보고가 있으며, 현재 혈뇌장벽을 성공적으로 통과하여 약물을 전달할 수 있는 나노입자 소재에 대한 연구가 진행 중입니다.

마지막으로, 맞춤형 의학을 위한 유전자 치료 최적화를 포함하여 수많은 첨단 치료법이 개발되고 있습니다. 그림 5에서 볼 수 있듯이, CAS 콘텐츠 컬렉션에는 가족성 파킨슨병과 관련된 주요 유전자에 관한 수천 건의 문서가 있으며, 그중 연구 성장세가 가장 높은 세 가지 유전자(PARK2, PINK1, GBA)를 확인했습니다.

뇌심부 자극술 또한 주목해야 할 치료법입니다. 이는 특정 뇌 영역에 전극을 이식하고 전기 자극을 전달하여 비정상적인 신경 활동을 조절하는 방식입니다. 최근 FDA는 파킨슨병 증상 치료를 위해 엑사블레이트 뉴로(Exablate Neuro)라는 집속 초음파 치료법을 승인하기도 했습니다.

파킨슨병은 노화와 관련된 가장 까다로운 질환 중 하나입니다. 그러나 질병의 동반 질환에 대한 이해와 기존 안전한 약물의 재창출 가능성부터 유전적 돌파구 및 최첨단 치료법 발견에 이르기까지 연구 환경은 매우 탄탄합니다. 이러한 노력이 파킨슨병 증상 완화를 넘어 질병의 근본 원인을 해결하는 진전으로 이어져 전 세계 수백만 명에게 희망을 주기를 기대합니다.

신경퇴행성 질환의 전반적인 현황에 대한 더 깊은 통찰을 원하시면 최근 발행된 알츠하이머, 파킨슨병, 헌팅턴병 관련 보고서를 확인해 주십시오.

본 기사의 주요 데이터 및 그림 1-5는 Tenchov R, Sasso JM, Zhou QA의 Evolving Landscape of Parkinson’s Disease Research: Challenges and Perspectives에서 발췌했습니다.