지난 5월 출시된 비대면 치매 예방 솔루션(PDX-AD)은 모바일 앱에서 설문검사와 타액(침) 측정을 통해 치매 관련 인자의 변화 추이를 주기적으로 파악하고 이에 대한 건강 가이드라인을 제공함으로써 치매의 예방과 건강관리에 도움을 주는 헬스케어 서비스이다.

질병에 대한 이상적인 바이오마커는 저렴하고 쉽게 얻을 수 있으며 정확하고 안전하게 반복 검사할 수 있어야 한다. 일반적으로 치매 진단을 위해서는 MRI, PET과 같은 뇌영상 검사를 필두로 뇌척수액 검사나 혈액 검사와 같이 바늘로 찌르는 침습적인 검사가 이용되고 있지만 많은 비용과 시간이 소요되기 때문에 환자에게 부담이 되고 있다.

이에 비대면 치매 예방 솔루션(PDX-AD)은 비침습적으로 쉽게 채취할 수 있는 생체 샘플로서 타액 (침)에 주목하였다.

 

<그림1. 뇌와 타액샘의 상호작용 시스템>

 

뇌와 타액샘 (침샘)은 체계적으로 신경 경로를 통해 상호작용한다 (그림 1). 타액샘은 외분비(타액으로의 외부 분비) 뿐만 아니라 내분비 기관으로 작용하며 다양한 물질을 생성한다. 이러한 생성물 중 일부는 내분비 기전을 통해 혈류로 전달되어 뇌를 포함한 다른 기관과 소통할 수 있다. 이러한 양방향 소통은 타액에 존재하는 대사산물들이 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

타액을 통한 바이오마커 측정의 장점 중 하나는 질병의 진행을 모니터링할 수 있다는 점이다. 비침습적이고 쉽게 접근 가능한 채취 방법으로 인해 정기적인 채취와 측정이 가능해지고 시간에 따른 수치의 변화를 추적하여 분석하면 치료 또는 예방을 위한 노력의 효과를 직접 확인할 수 있게 된다.

오늘은 두번째 PDX-AD 타액 측정 인자이자 치매 바이오마커인 타우 단백질에 대해 소개를 하고자 한다.

 

| 타우 단백질이란

타우(Tau) 단백질은 베타-아밀로이드와 함께 많이 알려진 알츠하이머 병 지표 단백질로 신경전달물질의 수송 통로인 미세소관의 안정성을 유지하는 역할을 한다. 이는 1975년 프린스턴 대학의 마크 커쉬너(Marc Kirschner)의 실험실에서 처음 발견되었으며, 이들은 뇌에서 정제된 튜블린과 함께 타우 단백질을 발견하였다. 타우는 성숙한 뉴런의 주요 미세소관 관련 단백질 (microtubule-associated protein)이며 6개의 이성질체 형태로 존재한다.

 

| 타우 단백질의 비정상적인 축적

타우 단백질은 신경세포 축삭돌기의 말단 부분에서 활성화되며, 튜블린 단백질과 함께 미세소관을 안정화하고 유연성을 제공한다. 이때 타우 단백질은 인산화를 통해 미세소관 안정성을 제어하게 된다. 하지만 타우 단백질이 과인산화 되어 물에 잘 녹지 않는 성질로 바뀌게 되면 신경원섬유 엉킴을 유발하게 되고 이러한 엉킴이 알츠하이머를 유발하게 된다. 특히 타우 인산화(p-tau)는 아미노산 위치에 따라 그 분류가 달라지는데, 181번째 아미노산인 트레오닌이 인산화된 p-tau-181이 치매 바이오마커로서 가장 잘 알려져 있다. 비대면 치매 예방 솔루션 PDX-AD를 통해 p-tau의 수치 변화를 주기적으로 파악하여 신체의 변화를 관찰할 수 있다.

지난주 기사에서 다룬 베타-아밀로이드의 축적과 타우 단백질의 축적은 비슷해 보이지만 자세한 기작은 다르다. 베타-아밀로이드는 신경세포 외부에 plaque라고 부르는 덩어리를 형성하지만 타우 단백질은 신경 세포 내부에 tangle (엉킴)을 유발한다 (그림 2). 즉, 과인산화된 타우 단백질이 응집된 덩어리가 베타-아밀로이드 덩어리와 만나면 뇌신경 세포를 손상시키는데 세포의 안에서는 타우 단백질로 인한 신경섬유덩어리 뇌세포를 손상시키고 세포 밖에서는 베타-아밀로이드 덩어리가 뇌세포를 손상시킨다. 결과적으로 신경세포가 다른 신경세포로 신호를 전달하는 것을 방해하여 뇌 활성과 기능에 문제를 일으키는 것은 동일하다고 할 수 있다.

<그림 2. 베타-아밀로이드와 타우 단백질의 비정상적 축적>

 

| 바이오마커로서의 타우 단백질

타우 단백질을 대상으로 한 대부분의 연구는 혈장내 농도를 기준으로 이뤄지고 있다. 현재까지의 많은 연구를 통하여 타우 단백질의 측정을 통해 알츠하이머성 치매와 비알츠하이머성 질환을 구별이 가능함이 입증되었고, 또한 인지기능 이상이 없는 정상인에서 혈장 내 p-tau 농도가 높을 경우 치매가 발병할 것으로 예측이 가능하게 되었다 (Marksteiner et al. 2022). 뿐만 아니라 가족력이 있는 알츠하이머 위험군에서 혈장 p-tau의 수치는 증상 발현 전 10년에 걸쳐 점차 증가하는 양상을 보였다 (O’Connor et al. 2020).

강력한 치매 바이오마커인 베타-아밀로이드와의 상관관계에 대한 연구도 활발하다. 지금까지 알려진 바에 따르면 베타-아밀로이드가 타우 단백질의 변성을 촉진하며 변성된 타우 단백질은 다시 베타-아밀로이드의 신경독성을 강화시킨다고 한다. 이렇게 두 단백질이 서로 작용하는 메커니즘은 마치 ‘방아쇠’와 ‘총알’의 관계와 같다고 비유되었다 (Bloom et al. 2014).

 

| 타액을 이용한 타우 단백질의 측정

타액 내 타우 단백질에 대한 연구 또한 2011년부터 계속 진행되어 왔다. 타우 단백질은 베타-아밀로이드와 같이 뇌척수액(CSF)에 축적되어 치매 검사에 활용되며 타액을 이용해서도 알츠하이머의 바이오마커로서 활용할 수 있다. 치매와 정상군에서 타액 내 p-Tau를 최초로 비교한 논문에 따르면 치매 환자의 타액에서 p-Tau의 농도가 유의미하게 높았음을 보고하였다. (그림 3, Shi et al. 2011). 또한 최근 발표된 논문에서는 치매 환자의 타액에서 total tau는 감소하면서, 치매 및 MCI (경도인지장애) 환자에서 p-tau가 증가하는 양상을 다시 한번 확인하며 p-tau 또한 베타-아밀로이드와 같이 타액을 통한 치매 진단 바이오마커로서 활용할 수 있음을 확인하였다. (Marksteiner et al. 2022)

 

<그림 3. 타액에서의 정상군과 치매군의 p-tau 농도>

 

 

치매는 더 이상 노령층만의 질환이 아니며, 치매의 증상이 발현되기 전부터 우리의 신체에는 치매유발인자들이 축적되기 시작한다. 그렇기 때문에 지금부터 꾸준한 관심과 노력이 필요하다.

사용자들은 비대면 치매 예방 솔루션(PDX-AD) 서비스를 통해 별도의 방문 없이 모바일 앱에서 설문검사와 함께 타액(침)을 자가 채취하여 타액(침)에서 치매 유발 인자를 주기적으로 관찰하면서 타우 단백질과 함께 다양한 인자들의 변화를 파악할 수 있다. 이를 통해 제공되는 건강 가이드라인을 통한 생활습관 개선과 함께 신체의 변화를 파악함으로써 치매를 예방하고 건강을 관리할 수 있다.

한편, PDX-AD는 구글 플레이 스토어와 애플 스토어에서 PDX-AD를 검색하면 다운받을 수 있으며, 인스타그램에서 PDXen을 검색하거나 카카오톡 채널에서 PDX-AD를 검색시 다양한 정보를 접할 수 있다.

 

다음 기사에서는 Calprotectin 단백질에 대해 알아보도록 하겠다.

 

 

 

 

참고문헌

https://alz-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1016/j.dadm.2018.03.003

https://www.nature.com/articles/s41591-020-0755-1

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/joim.12816

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3090074/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9968225/#B46-metabolites-13-00233

https://molecularneurodegeneration.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13024-023-00605-8

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352872918300198

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/joim.12816

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24493463/