배경

ATP6V1B2 변이 세포의 리소좀 산성화 이상을 개선한 고리형 아데노신 일인산(cAMP) 유사체 CPT-cAMP가 변이 생쥐에서도 발작과 인지 행동 지표를 개선했다. 세포와 동물에서 치료 가능성을 살핀 전임상 결과로, 사람의 치료 효과를 확인한 연구는 아니다.

ATP6V1B2는 리소좀 내부를 산성으로 유지하는 양성자 펌프인 액포형 H+-ATPase(V-ATPase)의 구성 단백질을 암호화한다. 이 유전자의 병원성 변이는 지적장애·발작 등 신경학적 증상을 동반할 수 있다. 연구팀은 중국의 5개 가계 임상자료와 기존 보고를 분석하고, 유전자 편집 세포와 변이 생쥐에서 리소좀 산성화 이상을 약물로 완화할 수 있는지 조사했다.

핵심 발견

세포 실험에는 CRISPR/Cas9로 ATP6V1B2의 R506X 변이를 도입한 HEK293T 세포를 사용했다. 리소좀 pH는 야생형에서 평균 4.26, 이형접합 변이 세포에서 4.59, 동형접합 변이 세포에서 4.90으로 측정됐다. pH 상승은 내부 산성도가 낮아졌다는 뜻이다.

CPT-cAMP를 처리하자 변이 세포의 리소좀 pH가 농도에 따라 낮아졌다. 이형접합 변이 세포에서는 100 nM부터 유의한 효과가 나타났으며, 1 μM에서 최대 0.7 pH 단위 감소를 보였다. 자가포식 관련 단백질과 전자현미경 소견도 세포 내 분해·청소 기능의 개선을 뒷받침했다.

동형접합 변이 생쥐에는 생후 4–12주에 CPT-cAMP 20 mg/kg을 주 1회 복강 투여했다. 12주령의 72시간 연속 뇌파 관찰에서 CPT-cAMP 비투여군 6마리 중 4마리에 자발 발작이 나타난 반면, 투여군 6마리에서는 검출되지 않았다. 발작 유도 물질을 투여한 실험에서도 발작의 심각도가 낮아졌고, 물체 인식·수동 회피·공간 학습 검사에서 수행 개선이 관찰됐다. 이 결과는 해당 실험 조건과 관찰 기간에 한정되며 발작 완치를 뜻하지 않는다.

의미와 전망

연구는 리소좀 산성화 이상을 겨냥한 접근이 ATP6V1B2 관련 신경질환의 후보 치료 전략이 될 수 있음을 보여준다. 다만 세포에서 확인한 pH 변화와 생쥐의 행동 개선을 연결하는 세부 경로는 추가 검증 대상이다. V-ATPase 조립을 촉진한다는 설명 역시 이번 연구에서 직접 확정한 기전으로 보기는 어렵다.

생쥐 뇌 내부의 리소좀 pH는 직접 측정하지 않았으며, 인간 유도만능줄기세포 유래 신경세포에서의 재현성도 확인되지 않았다. 장기 독성과 과도한 산성화 위험, 다른 ATP6V1B2 변이에서도 효과가 유지되는지가 후속 과제로 남았다.

출처: Cell Death Discovery 게재 논문.