다발성 경화증 치료를 위해 개발된 공학적 프로바이오틱스

연구자들은 뇌의 자가면역을 목표로 하는 '디자이너 박테리아'를 만들어 치료를 더욱 안전하고 효과적으로 만듭니다.

연구자들은 면역체계가 중추신경계 세포를 공격할 때 발생하고 다발성 경화증을 포함한 여러 질병의 핵심인 뇌의 자가면역을 억제하기 위해 프로바이오틱스를 설계했습니다.

새로운 연구에서 브리검 여성병원(Brigham and Women's Hospital)의 연구원들은 이러한 질병의 전임상 모델을 사용하여 치료법의 잠재력을 입증했으며, 이 기술이 표준 치료법에 비해 부정적인 부작용을 줄이면서 뇌 염증을 표적으로 삼는 보다 정확한 방법을 제공한다는 사실을 발견했습니다. 결과는 Nature에 게재되었습니다.

BWH의 앤 롬니 신경 질환 센터의 수석 저자인 프란시스코 퀸타나(Francisco Quintana)는 "공학적 프로바이오틱스는 만성 질환을 치료하는 방식에 혁명을 일으킬 수 있습니다."라고 말했습니다. “약물을 복용하면 혈류 내 농도는 초기 복용 후 최고조에 달하지만 그 이후에는 농도가 감소합니다. 그러나 살아있는 미생물을 사용하여 체내에서 약을 생산할 수 있다면 필요에 따라 활성 화합물을 계속 생산할 수 있으며, 이는 지속적인 치료가 필요한 평생 질병을 고려할 때 필수적입니다.”

자가면역 질환은 미국 인구의 약 5~8%에 영향을 미칩니다. 널리 퍼져 있음에도 불구하고 대부분의 이러한 질병에 대한 치료 옵션은 제한되어 있습니다. MS와 같이 뇌에 영향을 미치는 자가면역 질환은 위치 때문에 치료하기가 특히 어렵습니다. 많은 약리학적 치료법은 뇌를 순환계에서 분리하는 보호 메커니즘인 혈액뇌장벽으로 인해 뇌에 효과적으로 접근할 수 없습니다. .

자가면역 질환을 치료하는 새로운 방법을 찾기 위해 연구진은 위장관과 뇌 주변 공간에 풍부하게 존재하는 면역 세포의 일종인 수지상 세포를 연구했습니다. 이 세포는 나머지 면역체계를 조절하는 데 도움이 되지만, 과학자들은 자가면역 질환에서 이들 세포의 역할을 아직 알지 못합니다. 쥐의 중추신경계에 있는 수지상 세포를 분석함으로써, 그들은 수지상 세포가 다른 면역 세포가 신체를 공격하는 것을 막기 위해 사용하는 생화학적 경로를 확인할 수 있었습니다.

Quintana는 "우리가 발견한 메커니즘은 면역 체계의 브레이크와 같습니다."라고 말했습니다. "우리 대부분은 활성화되어 있지만 자가면역 질환이 있는 사람의 경우 이 브레이크 시스템에 문제가 있습니다. 이는 신체가 자체 면역 시스템으로부터 스스로를 보호할 방법이 없음을 의미합니다."

연구자들은 이 생화학적 브레이크가 많은 대사 과정에 관여하는 분자인 젖산에 의해 활성화될 수 있음을 발견했습니다. 그런 다음 연구자들은 프로바이오틱 박테리아를 유전적으로 조작하여 젖산염을 생산할 수 있었습니다.

"프로바이오틱스는 새로운 것이 아닙니다. 우리 모두는 프로바이오틱스가 보충제로 판매되고 건강을 증진하는 방법으로 판매되는 것을 보았습니다"라고 Quintana는 말했습니다. "합성 생물학을 사용하여 프로바이오틱스 박테리아가 질병과 관련된 특정 화합물을 생산하도록 함으로써 우리는 프로바이오틱스의 이점을 최대한 활용하고 이를 최대화할 수 있습니다."

그들은 MS와 매우 유사한 질병을 앓고 있는 쥐를 대상으로 프로바이오틱스를 테스트한 결과 박테리아가 장에 살고 있음에도 불구하고 뇌에 질병이 미치는 영향을 줄일 수 있다는 사실을 발견했습니다. 그들은 쥐의 혈류에서 박테리아를 발견하지 못했고, 이는 그들이 관찰한 효과가 장과 뇌 세포 사이의 생화학적 신호 전달의 결과였음을 암시합니다.

Quintana는 “우리는 최근 수십 년 동안 장내 미생물이 중추신경계에 중요한 영향을 미친다는 사실을 알게 되었습니다.”라고 말했습니다. “이 연구에서 우리가 다발성 경화증에 초점을 맞춘 이유 중 하나는 뇌의 자가면역 질환 치료에 이 효과를 활용할 수 있는지 여부를 결정하는 것이었습니다. 결과는 우리가 할 수 있음을 시사합니다.”

현재 연구에서는 생쥐를 대상으로 프로바이오틱스의 효과만 조사했지만, 연구자들은 프로바이오틱스를 생성하는 데 사용한 박테리아 계통이 이미 인간에게 테스트되었기 때문에 이 접근 방식이 임상에 쉽게 적용될 수 있다고 낙관하고 있습니다. 연구자들은 또한 신체의 다른 부위에 영향을 미치는 자가면역 질환, 특히 염증성 장 증후군과 같은 장 질환에 대한 접근 방식을 수정하기 위해 노력하고 있습니다.