|데일리포스트=송협 대표기자| “분자의 성분을 바꾸지 않고 구조의 배치만 조절해 알츠하이머병의 여러 발병 원인에 동시에 작용할 수 있음을 보여준 연구입니다. 원인이 복잡하게 얽힌 신경퇴행성 질환을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 치료 전략의 출발점이 될 수 있습니다.” (KAIST 화학과 임미희 교수)
알츠하이머병 치료의 한계로 지적돼 온 ‘단일 표적 접근’에서 벗어나, 분자의 배열만 바꿔 복합적인 발병 원인을 동시에 조절하는 새로운 치료 전략이 제시됐다. 같은 분자라도 구조의 배치에 따라 전혀 다른 치료 효과를 낼 수 있다는 사실을 국내 연구진이 분자 수준에서 입증했다.
KAIST 연구진은 ‘새로운 물질’이 아닌 ‘같은 분자의 배치’에서 풀어냈다. 분자를 구성하는 성분은 그대로 둔 채 결합 위치만 달리한 ‘위치 이성질체’를 활용해 알츠하이머병을 악화시키는 여러 병리 요인을 동시에 제어할 수 있음을 밝혀낸 것이다.
이번 연구는 분자의 구조적 미세 차이가 생체 반응을 어떻게 바꾸는지를 정면으로 다뤘다. 연구팀은 아밀로이드 베타, 금속 이온, 활성 산소종이 서로 얽혀 병을 증폭시키는 알츠하이머병의 특성에 주목했다.
특히 금속 이온이 아밀로이드 베타와 결합해 독성을 키우고, 이 과정에서 활성 산소종 생성이 증가하며 신경 세포 손상이 가속화된다는 점에 착안했다.
연구진은 구조 배치가 조금씩 다른 세 가지 분자를 설계해 비교 분석했다. 그 결과, 분자의 결합 위치 차이만으로도 활성 산소를 제거하는 능력, 아밀로이드 베타와 결합하는 방식, 금속과의 상호작용 특성이 뚜렷하게 달라졌다. 분자의 ‘구성’이 아니라 ‘배열’이 반응성과 작용 기전을 좌우한 셈이다.
분자적 차이는 생체 실험에서도 그대로 나타났다. 사람의 치매 유전자를 지닌 알츠하이머 마우스 모델(APP/PS1)을 대상으로 한 실험에서 특정 구조를 가진 화합물은 활성 산소종과 아밀로이드 베타, 금속-아밀로이드 베타 복합체를 동시에 조절하는 효과를 보였다.
이 화합물은 기억을 담당하는 해마 부위의 신경 세포 손상을 줄였고, 아밀로이드 플라크 축적을 감소시켜 저하된 기억력과 인지 기능을 유의미하게 회복시켰다.
연구진은 이번 결과가 ‘복합 질환은 복합 표적으로 접근해야 한다’는 기존 통념을 한 단계 확장한다고 설명한다. 여러 약물을 병용하지 않고도, 하나의 분자를 정밀하게 설계해 다양한 병리 경로에 동시에 작용할 수 있다는 가능성을 제시했기 때문이다.
한편 이번 연구는 국제 학술지 Journal of the American Chemical Society2026년 1월호에 게재됐으며 국내외 연구기관 간 협력을 통해 수행됐다. 연구진은 향후 분자 배치 기반 설계 전략이 알츠하이머병뿐 아니라 다양한 복합 질환 치료 연구로 확장될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
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