어린 골수 이식으로 알츠하이머병 증상을 역전시킬 수 있다

Science Advances에 발표된 최근 연구에서 중국 연구팀은 생쥐 모델을 사용하여 어린 생쥐의 골수 이식을 통해 면역 체계를 젊어지게 할 가능성을 연구했습니다. 면역 노화를 늦추고 잠재적으로 이를 알츠하이머병에 대한 치료 전략으로 사용합니다.

알츠하이머병 발병에서 면역 체계 기능 장애의 역할이 점점 더 많이 밝혀지고 있습니다. BIN1(어댑터 단백질 1을 코딩함), CD33(골수 표면 항원을 코딩함) 및 골수 세포 2(TREM2)에서 발현된 수용체 등 알츠하이머병과 관련된 유전자의 약 50%가 면역 체계 과정에 관여하는 것으로 관찰되었습니다..

나이와 관련된 면역체계 기능 저하로 인해 면역 세포 생산이 감소하고, 면역 레퍼토리의 다양성이 감소하며, 기능 장애가 있는 면역 세포가 축적됩니다. 이러한 현상을 면역 노화라고 합니다. 면역노화는 뇌 노화를 포함한 전신 노화의 원인으로 생각되며, 알츠하이머병과 같은 노화 관련 퇴행성 질환에 대한 감수성을 증가시킵니다. 따라서 면역세포의 회춘이 알츠하이머병의 진행을 늦추는 데 긍정적인 영향을 미칠 수 있다고 추측할 수 있다.

본 연구에서 연구자들은 9개월 된 형질전환 알츠하이머병 쥐를 사용하고 더 어린(2개월령) 알츠하이머병 쥐의 골수를 이식했습니다. 대조군에는 비슷한 9개월 된 쥐의 골수를 쥐에게 이식했습니다.

연구원들은 어린 쥐의 골수에 있는 말초 면역 세포를 생성하는 조혈 줄기 세포가 노화된 면역 세포를 젊어지게 하고 알츠하이머병에 대한 잠재적인 치료 전략을 제공할 수 있다고 제안했습니다. 말초 혈액 단핵 세포(PBMC)를 특성화하여 말초 면역 세포의 유전자 발현 변화를 확인했습니다.

연구에 따르면 말초 림프조혈 세포는 골수 이식 후 약 3주 후에 회복되는 것으로 나타났습니다. 이에 연구진은 항알츠하이머 효과가 3주 후에 나타날 것으로 가정하고 뇌 기능을 평가하기 위해 Y-미로, 공개 현장 테스트 등의 행동 테스트를 실시했다.

PBMC를 분석하여 생쥐의 면역 세포 구성에 대한 늙은 골수와 젊은 골수의 영향을 평가했습니다. B 세포, T 보조 세포, 세포독성 T 세포, 단핵구, 대식세포, 수지상 세포, 호중구, 호염기구 및 자연 살해 세포의 비율이 결정되었습니다.

또한 단핵구 기능을 평가하기 위해 아밀로이드 β 식균 작용 및 세포 잔해 식균 작용과 같은 테스트를 수행했습니다. 면역화학 분석 및 면역조직화학 테스트를 위해 안락사된 생쥐의 뇌 절편을 염색했습니다. 뇌 절편은 아밀로이드 β 플라크와 신경 세포 사멸 및 신경 돌기 손실 및 퇴행을 기반으로 한 신경 변성에 대해 염색되었습니다.

아밀로이드 베타와 완전한 아밀로이드 전구체 단백질을 검출하기 위해 뇌 부피 분석과 웨스턴 블롯팅에도 뇌 절편을 사용했습니다. 인터루킨-10, 인터페론-γ, 종양괴사인자-α 등의 염증 인자를 효소면역측정법을 이용해 평가했다.

단핵구에서 추출한 총 리보핵산(RNA)은 정량적 역전사 중합효소 연쇄 반응(qRT-PCR)에 사용되었고, 미세아교세포는 대량 RNA 시퀀싱에 사용되었습니다. 또한 액체 크로마토그래피-탠덤 질량 분석법을 사용하여 혈장 단백질체를 평가했습니다.

단일 세포 수준의 RNA 염기서열 분석 데이터를 분석하여 세포 유형을 식별하고 차별적인 유전자 발현, 전사 인자 조절 네트워크 분석, 세포 통신 평가 및 경로 강화를 확인했습니다.

이 연구에서는 어린 골수를 이식하면 신경 퇴행, 아밀로이드 플라크 부담 및 신경 염증이 크게 감소하고 알츠하이머병에 걸린 늙은 쥐 모델에서 관찰된 행동 결함이 개선되는 것으로 나타났습니다. 아밀로이드 β의 제거 증가도 뇌 아밀로이드증 개선에 기여했습니다.

단일 세포 RNA 염기서열 분석 데이터에 따르면 알츠하이머병 및 노화와 관련된 다양한 유전자의 발현이 젊은 골수 이식 후 다양한 유형의 면역 세포에서 회복되는 것으로 나타났습니다. 더욱이, 노화와 관련된 분비 단백질의 순환 수준은 골수 이식 후에 더 낮아졌습니다.

연구자들은 노화와 관련하여 차별적으로 발현되는 유전자 중 알츠하이머병 위험 유전자가 단핵구에서 가장 많이 발현되는 것을 발견했습니다. 순환하는 단핵구는 아밀로이드 β를 제거할 수 있기 때문에 연령과 관련된 단핵구에 의한 아밀로이드 β 식균작용의 손상은 플라크 형성을 가속화할 수 있습니다. 따라서 젊은 골수 이식을 통한 다른 면역 세포와 함께 단핵구의 재생은 유망한 치료 전략을 나타냅니다.

결론적으로, 연구 결과는 젊은 골수 이식이 노화된 면역 세포를 젊어지게 하는 효과를 뒷받침하며, 그 결과 알츠하이머병 쥐 모델에서 신경퇴행이 감소했습니다. 단핵구 기능 개선으로 아밀로이드 β 제거가 증가하고 신경염증이 감소했습니다.

알츠하이머병에 걸린 노화된 쥐 모델에서 관찰된 행동 결함도 어린 쥐의 골수 이식 후에 개선되었습니다. 종합해 보면, 이러한 결과는 어린 골수 이식이 알츠하이머병 치료를 위한 유망한 전략임을 시사합니다.