美 연구팀 “타우 단백질 축적·염증 줄여…치매 예방 가능성 설명할 단서”
유전자가 변형된 치매 병리 생쥐 모델에서 결핵 예방에 사용되는 BCG 백신이 치매와 관련된 비정상적인 뇌 단백질(타우 단백질)의 축적과 염증을 줄이는 것으로 확인됐다.
미국 존스홉킨스대 윌리엄 비샤이 박사팀은 22일 과학 저널 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에서 유전자 변형 치매 생쥐에 BCG 백신을 투여한 결과, 뇌의 타우 단백질 축적과 염증이 줄고 기억력이 개선됐다며 이는 BCG가 치매 관련 병리에 영향을 미치는 기전을 밝힐 단서를 제공한다고 밝혔다.
비샤이 박사는 “BCG 백신이 뇌의 과도한 염증을 줄이는 것으로 보이며 이는 선천면역세포의 역할을 확대하는 훈련 면역 작용에 따른 효과일 가능성이 있다”며 “현재 실험실에서 훈련 면역의 다른 특성도 연구하고 있다”고 말했다.
최근 여러 선행 연구에서 BCG 백신과 대상포진 백신이 낮은 치매 위험과 관련이 있다는 결과가 나오면서 백신의 치매 예방 가능성에 관심이 쏠리고 있다.
결핵 예방과 근육층을 침범하지 않은 방광암의 면역치료에 사용되는 BCG 백신 접종군은 3~15년의 추적 관찰 기간에 치매 발생률이 대조군보다 12~78% 낮았고, 대상포진 백신도 치매 발생률이 20% 낮은 것과 관련이 있었다.
연구팀은 BCG 접종과 치매 발생률 감소 사이의 연관성에 주목해 그 작용 기전을 확인하기 위해 알츠하이머병 등에서 나타나는 타우 단백질 이상을 재현한 유전자 변형 생쥐 모델(PS19)을 이용해 실험을 했다.
이 생쥐들은 알츠하이머병의 후기 단계에 해당하는 타우 병리, 즉 뇌에서 타우 단백질이 서로 뭉치는 현상이 뚜렷하게 나타나도록 유전자를 변형한 모델이다.
생후 3개월부터 한 달 간격으로 BCG를 세 차례 투여하고, 생후 8~10개월 무렵 주요 질병 지표를 평가해 백신을 투여하지 않은 생쥐와 비교했다.
그 결과 BCG를 투여한 생쥐는 기억 형성에 중요한 뇌 영역인 해마에 타우 단백질 침착이 감소할 가능성이 식염수를 투여한 대조군보다 5배 높았고, 지속적인 염증 표지가 보일 가능성은 4분의 1 수준으로 낮았다.
연구팀은 이는 면역세포가 이미 타우 단백질에 대응해 일부 신경섬유매듭을 제거하고 안정적이거나 보호적인 면역반응을 형성했을 가능성을 시사한다고 설명했다.
MRI 분석에서는 생쥐의 뇌 위축과 뇌실 확대가 완화되는 양상이 나타났으며, 새로운 물체 인식 검사에서도 BCG를 투여한 생쥐는 이전에 본 물체와 새로운 물체를 구별하는 능력이 개선됐다.
연구팀은 이런 효과가 훈련 면역(trained immunity)과 관련이 있는 것으로 보고 있다. 훈련 면역은 선천면역세포가 특정 자극을 받은 뒤 기능이 확대돼 이후 다른 위협에도 더 효과적으로 반응하는 현상으로, 면역세포가 특정 병원체를 인식해 반응하는 적응면역과는 다른 개념이다.
연구팀은 BCG를 투여한 생쥐에서는 뇌의 면역세포가 타우 단백질 덩어리를 제거하는 능력이 높아졌다며 면역세포의 대사활동과 기능이 달라지면서 타우 단백질을 더 효율적으로 제거하고 염증을 줄였을 가능성이 있다고 설명했다.
이어 BCG가 면역세포의 반응을 조절해 타우 단백질 제거를 돕는 기전을 더 구체적으로 밝히면 알츠하이머병 등 치매 예방을 위한 새로운 접근법 개발에 도움이 될 수 있을 것이라고 말했다.
다만 이 연구는 생쥐 대상 실험으로 BCG 백신이 사람의 치매를 예방하거나 치료한다는 사실을 입증한 것은 아니라며 백신이 사람에게서도 같은 면역 변화를 유도하는지, 치매 위험이 있는 사람에게 효과가 있는지, 안전하게 적용할 수 있는지 등을 추가로 확인해야 한다고 강조했다.
◆ 출처: Science Advances, Somnath Shee et al., “BCG vaccination mitigates tau pathology and restores cognitive function in PS19 mice”, https://doi.org/10.1126/sciadv.aej4603
