연세대 교수팀, 곰팡이의 뇌 감염조절 유전자 대량 발굴

반용선·정은지 교수, 진균성 뇌 감염질환 조절 인자 발굴해 신규 약물 타깃 제시

연세대(총장 서승환)는 반용선·정은지 생명공학과 교수 연구팀이 뇌 감염질환 유발 곰팡이(진균)의 뇌 감염조절 유전자를 대규모로 발견하고, 감염기작과 관련된 기능을 규명했다고 24일 밝혔다. 이번 유전자 대규모 발견으로 연간 15조원에 이르는 항진균제 및 진균성 뇌 감염질환 치료제 개발 시장에 진입할 수 있는 새로운 가능성을 열었다.

연구팀은 ㈜앰틱스바이오와 공동연구를 통해 뇌 감염질환 유발 곰팡이인 크립토코쿠스 네오포만스를 모델시스템으로 활용해 곰팡이의 뇌-혈관장벽 통과 및 뇌 감염조절 인자를 대규모로 발견하는 성과를 거뒀다. 병원성 곰팡이의 유전자 중 뇌-혈관장벽을 이루는 세포 표면에 부착하거나 통과에 관여하는 유전자, 뇌 안에서 곰팡이가 생존하는데 중요한 유전자를 분류해냈다.

이 중 Hob1이라는 전사조절인자는 이러한 뇌 감염과정에 핵심적인 유전자의 발현뿐 아니라 기존에 알려진 뇌 감염 관련 인자들의 유전자 발현을 조절하는 상위 조절자로 드러났다. 연구팀은 뇌 감염을 조절하는 상위 유전자 Hob1이 뇌 감염질환을 유발하지 않는 다른 곰팡이에서는 특별한 기능이 없는 것을 확인해 Hob1이 곰팡이의 뇌 감염과정에 필요한 핵심 유전자임을 밝혀냈다.

또한, 뇌 감염질환 유발 곰팡이의 이러한 핵심 유전자가 저해됐을 때 뇌-혈관장벽 세포로의 부착, 통과와 뇌 감염 정도가 감소하고 동물 감염모델의 생존일수가 증가했다. Hob1과 같은 뇌 감염조절 핵심 유전자를 타깃하는 저해제를 개발한다면 향후 새로운 차원의 항진균제 개발로 이어질 수 있다.

뇌 감염질환 유발 곰팡이를 효과적으로 예방하거나 신장 및 간 독성과 같은 부작용 없이 치료할 수 있는 항진균제 약물은 아직 개발되지 못했다. 특히 곰팡이 균이 혈액까지 침투한 이후에는 혈관과 뇌 사이에 있는 뇌-혈관장벽을 자유롭게 통과해 뇌 수막과 뇌를 감염시키는데, 이러한 뇌-혈관장벽은 상당히 작은 크기의 약물도 통과하기 어렵다. 이에 기존의 항진균제 약물을 뇌 안으로 전달하여 곰팡이 질환을 치료하는 것은 한계가 있다.

현재 연구팀은 공동연구기관인 ㈜앰틱스바이오와 합작해 뇌 감염조절 유전자 용도에 대한 특허를 출원하는 등 국내 원천기술 확보에 박차를 가하고 있다. 이를 통해 연간 15조원이 넘는 글로벌 항진균제 시장에 국내 산업계가 진출할 수 있는 교두보를 마련할 계획이다.

반용선 교수는 "이번 연구로 밝혀진 뇌 감염질환 유발 곰팡이의 뇌 감염조절 인자를 저해하는 새로운 항진균 약물의 개발이 가능할 것으로 생각된다"고 전했다. 공동연구자인 정은지 교수도 "현재는 뇌로 약물을 원활하게 전달하는 것이 각종 뇌 질환 치료에 가장 큰 이슈인데, 뇌수막염균의 뇌-혈관장벽 통과 조절 인자를 반대로 이용하면 뇌-혈관장벽 통과 약물전달시스템 개발에 활용할 수 있어 획기적이고 응용 범위가 넓은 약물전달시스템으로 산업적 가치가 클 것"이라고 추후 활용 방향을 제시했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 추진하는 기초연구지원사업과 농림축산식품부가 추진하는 미생물유전체전략연구사업단의 지원으로 진행됐다. 세계적인 생명과학분야 권위지 Nature Communications 3월 23일자에 게재됐다.