치매조기진단
최근 네이처지에 혈액 단백질을 활용한 치매 조기 진단에 대한 몇가지 사실이 발표되었습니다. 여기서 관련된 분야에 대해 정리해 보겠습니다.
장기간의 대규모 선별 연구의 결과는 증상이 나타나기 전에 알츠하이머병과 같은 질병을 진단하기 위한 혈액 검사를 개발하는 데 사용될 수 있습니다.
약 1,500개의 혈액 단백질을 분석한 결과, 진단 전 최대 15년 내에 치매 발병 위험을 예측하는 데 사용할 수 있는 바이오마커가 확인되었습니다.
오늘 Nature Aging 에 보고된 이번 발견은 과학자들이 수십 년 동안 찾아 헤매던 매우 초기, 증상 전 단계에서 알츠하이머병 및 기타 형태의 치매를 감지할 수 있는 혈액 검사를 향한 의미있는 발걸음 입니다.
연구자들은 영국 바이오뱅크(Biobank)에서 50,000명이 넘는 건강한 성인의 혈액 샘플을 검사했는데, 그 중 1,417명이 14년 안에 치매에 걸렸습니다.
그들은 GFAP, NEFL, GDF15 및 LTBP2라는 네 가지 단백질의 높은 혈액 수치가 치매와 밀접한 관련이 있다는 것을 발견했습니다.
유니버시티 칼리지 런던(University College London)의 신경과학자인 아만다 헤슬그레이브(Amanda Heslegrave)는 런던에 있는 영국 사이언스 미디어 센터(UK Science Media Center)에 보낸 성명에서 “치매의 초기 단계에서 질병을 늦추려는 치료법에 접근하려면 이와 같은 연구가 필요합니다.”라고 말했습니다.
늦은 진단
세계보건기구(WHO)에 따르면 현재 전 세계적으로 5,500만 명 이상의 사람들이 치매를 앓고 있습니다.
사람들은 기억력 문제나 기타 증상을 발견한 경우에만 진단을 받는 경우가 많습니다. 그 시점에서 질병은 수년 동안 진행되었을 수 있습니다. “일단 진단을 내리면 거의 너무 늦습니다.”라고 중국 상하이 푸단 대학교의 전산 생물학자이자 공동 저자인 Jian-Feng Feng은 말합니다. “그리고 그것을 되돌리는 것은 불가능합니다.”
저자들은 52,645명의 혈액 샘플에서 1,463개의 단백질을 검사함으로써 GFAP, NEFL, GDF15 및 LTBP2의 증가가 치매 및 알츠하이머병과 관련이 있음을 발견했습니다. 치매가 발생한 참가자의 이러한 단백질의 혈중 농도는 증상이 시작되기 10년 이상 전에 정상 범위를 벗어났습니다.
성상교세포라고 불리는 신경 세포에 구조적 지지를 제공하는 단백질인 GFAP는 GDF15와 마찬가지로 알츠하이머 병을 진단하기 위한 바이오마커로 이미 제안된 적이 있습니다.
최신 연구에 따르면 혈액 내 GFAP 수치가 높은 사람은 정상 수준의 사람에 비해 치매 발병 가능성이 2배 이상, 알츠하이머병 발병 가능성이 거의 3배 더 높은 것으로 나타났습니다.
저자는 머신러닝을 사용하여 4가지 단백질 바이오마커를 연령, 성별, 교육 및 가족력과 같은 인구통계학적 요인과 결합하여 예측 알고리즘을 설계했습니다. 그들은 연구 참가자 중 2/3의 데이터로 모델을 훈련하고 나머지 17,549명의 데이터를 사용하여 성능을 테스트했습니다.
이 모델은 참가자가 공식적으로 진단되기 전 10년 이상 동안의 데이터를 사용하여 알츠하이머병을 포함한 치매의 세 가지 하위 유형의 발생률을 약 90%의 정확도로 예측했습니다.
저자들은 그들의 발견이 치매 발병 위험이 있는 사람들을 식별하는 혈액 검사를 개발하는 데 사용될 수 있다고 말합니다. 다른 연구자들은 새로운 바이오마커가 임상 선별 도구로 사용되기 전에 추가 검증이 필요할 수 있다고 주장합니다.
Nature 참고
혈액단백질
Issue: 혈액단백질 GFAP, NEFL, GDF15, 그리고 LTBP2는 정확히 무엇인가요?
Clue: GFAP, NEFL, GDF15, 그리고 LTBP2는 인체에서 발견되는 혈액 단백질로, 각각 고유한 역할을 합니다. GFAP, 즉 Glial Fibrillary Acidic Protein은 주로 뇌의 아스트로사이트라는 글리알 세포에 존재하며 신경 건강과 아스트로사이트의 손상 반응을 나타냅니다. NEFL, 즉 Neurofilament Light Chain은 뉴런의 세포골격 구성 요소로, 축삭 손상을 반영합니다. GDF15, 즉 Growth Differentiation Factor 15는 염증 및 세포 스트레스 반응에 관여합니다. LTBP2, 즉 Latent-transforming growth factor beta-binding protein 2는 여러 조직 구조와 과정에 관련된 세포 외 기질에서의 역할을 합니다. 이러한 단백질들은 뇌 건강 상태에 대한 통찰을 제공할 수 있으며, 치매를 포함한 신경학적 조건의 생체 표지자로서 잠재력을 가지고 있습니다.
Issue: 치매의 조기 진단에 혈액단백질을 사용하는 개념은 어떻게 나오게 되었나요?
Clue: 이 개념은 신경퇴행성 질병을 조기에 감지할 수 있는 신뢰할 수 있는, 비침습적인 표지자를 찾기 위한 연구에서 비롯되었습니다. 과학자들은 인지적 감퇴가 현저하게 나타나기 전에 질병의 발병과 진행을 나타낼 수 있는 생체 표지자를 찾고자 했습니다. 이러한 질병에 관련된 생물학적 경로를 연구하면서, 연구자들은 GFAP, NEFL, GDF15, 그리고 LTBP2 수준이 치매 초기 단계의 특징적인 신경 손상과 스트레스에 반응하여 변화한다는 것을 발견했습니다. 혈중에서 이들 단백질의 높은 수준은 뇌에서 일어나는 병리학적 변화를 반영할 수 있어, 조기 진단을 위한 유망한 후보로 여겨지게 되었습니다.
Issue: 이 발견으로 이어진 역사적인 이정표가 있나요?
Clue:
- 신경퇴행 이해: 신경퇴행성 질병이 뇌 세포에 어떻게 영향을 미치는지 설명한 초기 연구들이 잠재적인 생체 표지자를 식별하는 무대를 마련했습니다.
- 생체 표지자 연구: 다른 질병들에 대한 특정 단백질을 생체 표지자로 식별한 연구는 치매와 같은 접근 방식의 잠재력을 강조했습니다.
- 기술 발전: 혈액 분석 기술과 프로테오믹스의 개선은 혈중 단백질 수준을 정밀하게 측정할 수 있게 만들었습니다.
- 임상 연구: 인지 장애가 있는 신경퇴행성 질환 환자들을 대상으로 한 연구는 GFAP, NEFL, GDF15, 그리고 LTBP2 수준이 높다는 것을 보여주었습니다.
- 검증 연구: 이러한 단백질들이 질병의 진행과 치료 반응을 나타내는 지표로서의 유용성을 확인한 후속 연구들이 이를 확증했습니다.
Issue: 치매를 조기에 진단하는 데 이 단백질들의 효과를 입증한 주요 연구나 시험이 있었나요?
Clue: 예, 여러 중요한 연구가 있었습니다. 하나의 획기적인 연구는 인지적 감퇴의 다양한 단계에 있는 개인들로부터 채취한 혈액 샘플의 장기 분석을 포함하며, 건강한 대조군과 단백질 수준을 비교했습니다. 이 연구는 GFAP, NEFL, GDF15, 그리고 LTBP2의 높은 수준이 치매 발병 위험과 유의미하게 연관되어 있다는 것을 발견했습니다. 또 다른 중요한 시험은 신경퇴행성 질병의 전증상 단계에 초점을 맞추어, 임상 증상이 나타나기 수년 전에 이러한 단백질 수준의 변화를 감지할 수 있음을 보여주었습니다. 이러한 발견은 이후의 연구에서 재현되고 확장되어, 이 단백질들이 치매 조기 생체 표지자로서의 잠재력을 강화했습니다.
Issue: 현재 진단 방법에 비해 이 단백질들이 치매를 예측하는 데 얼마나 신뢰할 수 있나요?
Clue: 이 단백질들은 현재 진단 방법, 예를 들어 인지 테스트와 신경 영상 진단에 보완적인 도구를 제공합니다. 전통적인 방법이 치매 진단을 위한 합당한 기준으로 남아 있지만, 대부분의 경우 뇌 변화가 이미 상당히 진행된 후에 질병을 식별합니다. GFAP, NEFL, GDF15, 그리고 LTBP2를 사용하는 주요 장점은 눈에 띄는 인지적 감퇴 전에 신경 변화를 나타낼 수 있는 잠재력에 있어, 조기 진단의 가능성을 가져옵니다. 그러나 단일 생체 표지자가 치매를 절대적으로 진단할 수 없다는 점을 주목하는 것이 중요합니다. 가장 효과적인 접근법은 생체 표지자, 인지 평가, 및 영상 연구의 조합을 포함할 가능성이 높습니다.
Issue: 이 단백질들을 사용한 조기 치매 진단 연구의 현재 상태는 어떤가요?
Clue: 연구는 지속적으로 이루어지고 있으며 점점 더 유망해지고 있습니다. 최근 연구는 이러한 생체 표지자의 민감도와 특이성을 개선하는 데 초점을 맞추고 있으며, 치매의 다양한 단계에서 이 단백질 수준이 어떻게 변하는지, 그리고 특정 신경퇴행성 질환의 하위 유형과의 관계를 이해하는 데 관심이 있습니다. 또한, 이 생체 표지자들이 잠재적인 치료법의 효과성을 어떻게 알릴 수 있는지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 또한, 임상 사용을 위한 접근 가능하고 비용 효율적인 테스트를 개발하기 위한 노력이 진행 중이며, 이를 통해 광범위한 스크리닝과 조기 탐지 전략을 가능하게 할 것입니다.
Issue: 최근에 이 단백질들을 검사하는 새로운 방법론이 등장했나요?
Clue: 예, 이 단백질들을 검사하는 방법론에 상당한 발전이 있었습니다. 매우 낮은 농도의 이 단백질들을 감지할 수 있는 초고감도 혈액 검사와 같은 혁신이 조기 탐지를 더욱 실현 가능하게 만들었습니다. 질량 분석법과 면역측정법과 같은 기술이 정확도를 높이고 검사 시간을 줄이기 위해 개선되었습니다. 또한, 혈액 채취 없이 이 단백질들을 측정할 수 있는 비침습적 방법에 대한 연구가 진행 중이어서, 쉽고 정기적인 모니터링이 가능하게 할 것입니다.
Issue: 치매 위험과 관련하여 GFAP, NEFL, GDF15, 그리고 LTBP2 수준은 어떻게 해석되나요?
Clue: GFAP, NEFL, GDF15, 그리고 LTBP2 수준을 해석하는 것은 개인의 혈액에서 이 단백질의 농도를 확립된 기준 수준과 비교하는 것을 포함합니다. 이 단백질의 높은 수준은 증가된 신경 손상 또는 스트레스를 나타내며, 이는 치매 발병 위험을 높일 수 있음을 시사합니다. 그러나, 이 수준을 임상 평가, 유전 요인, 그리고 다른 생체 표지자와 같은 더 넓은 진단 프레임워크의 일부로 고려하는 것이 중요합니다. 특정 단백질 수준과 관련된 정확한 위험은 개인의 전반적인 건강, 나이, 그리고 신경퇴행성 질병에 대한 유전적 소인에 따라 달라질 수 있습니다.
치매는 사회적 비용이 높은 질병입니다. 또한 급속한 노령화에 따라 향후 환자수가 폭증할수 있는 질병이기도 합니다. 따라서 기존의 진단 방법과 달리 최대한 조기진단 기술이 발전한다면, 병의 진행사항도 늦출수 있고 사회적 비용도 크게 감소시킬수 있는 분야인만큼 사회적 관심이 필요로 해 보입니다.