의대 신경과학교실 이지영 교수는, “파킨슨병의 바이오마커로서 멀티모달 뇌와 망막의 영상기법”에 대한 10년간 연구성과를 임상신경학분야 최고 권위저널인 〈네이처 리뷰스 뉴롤로지 (Nature Reviews Neurology, IF =42.9)〉에 2022년 2월 17일자 온라인판으로 개재하였다. 이는 국내 연구가 파킨슨병의 바이오마커 개발 분야에서 새로운 학설로서 인정받게 된 주목할만한 성과이다.
연구제목: Multimodal brain and retinal imaging of dopaminergic degeneration in Parkinson disease
1저자 및 교신저자: 이지영 (신경과학교실)
공저자: 전범석 (신경과학교실) 외 해외학자 5인
파킨슨병은 도파민성 신경세포의 사멸과 함께 뇌의 루이소체 병리가 진행하는 신경퇴행성질환으로 고령인구가 증가하면서 유병율이 가파르게 증가하고 있는 질환 중 하나이다. 파킨슨병은 신경퇴행의 특징 상 대개 10여년의 전구기를 거치면서 임상적인 파킨슨병 징후인 강직, 서동증, 안정시 진전, 자세반사의 소실 등이 나타나 병원을 찾게 되는 데, 보통 진단시점은 이미 뇌흑질의 도파민성 신경세포의 변성이 50%이상 진행된 후인 경우가 대부분이다. 따라서, 임상증상이 확연하지 않을 전구기 또는 아주 초기 파킨슨징후가 가볍게 나타날 시기에 조기 진단을 하여, 이 시기 겉으로 임상 증상이 없어도 인간의 뇌조직의 병리가 진행하는 과정을 모니터할 수 있는 바이오마커 기술이 확보되어야지만, 향후 궁극적으로 치료할 수 있는 신경보호제 또는 질병완화제(disease modifying therapeutics) 개발이 가능해진다. 이 논문에서는 이러한 의학적 필요성에서 출발하여 파킨슨병의 조기진단 및 진행과 예후를 판정할 수 있는 차세대 바이오마커로 멀티모달 뇌자기공명영상기술과 고해상도 망막영상기법을 제시하며, 최근 10년간 연구성과의 현주소와 향후 가능성을 상세하게 풀어나가고 있다.
뇌 흑질의 병리학적 미세구조변화를 감지하기 위한 MRI 기법들 중에서 확산강조영상을 이용한 흑질의 물분자 증가 및 니그로좀 소실과 신경멜라닌의 감소는 파킨슨병 전구기에도 나타날 수 있으며, 특히 신경멜라닌의 양은 파킨슨병이 진행함에 따라 전구기에 가파른 감소가 나타나는 것으로 알려져 있어 병의 진행을 모니터하는 데에 응용될 수 있다. 하지만, 이러한 MRI 기법은 흑질외의 중추신경계 및 말초신경계 병리가 다발적으로 발생하여 진행하는 파킨슨병의 역동적인 병리학적 단계를 반영하지 못하기 때문에, 아주 초기 전구단계 파킨슨병에서의 진행을 모니터하거나, 치매 및 정신병성 증상 등 파킨슨병의 예후를 결정짓는 중요한 비운동장애를 예측하기에는 한계가 있다.
망막은 중추신경계와 유일하게 직접 연결되어 있는 뇌의 창문역할을 하는 인체조직으로 파킨슨병의 병리가 망막조직에서도 나타나며, 뇌와 망막의 루이소체 병리는 상관관계가 높은 것으로 알려져 있다. 파킨슨병에서는 망막의 도파민성 세포의 소실이 특징적이고, 이에 따라 광범위한 세포간 시냅스의 소실과 신경전달의 이상이 초래된다. 병의 초기단계에선 도파민성 세포가 주로 분포하는 망막의 황반부와 특히 중심와 주위의 변화가 특징적이며, 초기 파킨슨병을 진단받은 환자 및 전구 파킨슨병인 램수면행동장애를 진단받은 사람 또는 시누클린 유전자변이를 갖고 있는 보인자에서도 이는 확인이 된다. 파킨슨병에서 망막의 변화는 뇌 흑질의 도파민소실과도 상관관계를 보이며, 파킨슨징후 중 자세반사의 소실 및 보행 이상 등의 운동기능과 수면 및 자율신경계이상 증상과도 연관이 된다. 또한, 파킨슨병 환자에서 망막변화가 진행하면, 시각 구성력 등의 인지장애 및 나아가 파킨슨병의 치매 및 환시 등의 정신병적 증상이 발생하는 것과 연관된다. 망막은 도파민성 시냅스의 소실 및 망막신경세포의 인산화 알파시누크린 단백의 응집과 루이소체병리, 광수용체 식세포작용을 하는 망막색소상피세포와 페로토시스 (Ferroptosis), 망막내 염증과 면역세포의 반응 등 파킨슨병의 신경퇴행기전을 연구하는 데에도 흥미로운 창을 제공해준다. 파킨슨병의 바이오마커로서 망막과 뇌의 연관성을 기반으로 한 멀티 모달 영상 연구는 비침습적이고 방사선노출을 배제한 장점이 있고, 진행상황에 따른 반복 측정이 용이하므로, 현재보다 해상도와 민감도를 지속 발전시켜나간다면, 미래에 신경퇴행의 초기를 조기 진단하고 다양한 예후를 예측하는 유용한 도구로 활용될 수 있을 것이다.
자세한 내용은 아래 링크에서 확인 가능하다.
https://www.nature.com/articles/s41582-022-00618-9.