피부의 약물 발진 메커니즘에 대한 조사

약물은 환자의 질병을 치료하거나 완화하는 데 도움이 되는 경우가 많지만, 전 세계 수백만 명의 사람들이 매년 예측할 수 없는 약물 독성 반응으로 고통받고 있습니다. 특히 피부 발적, 물집, 가려움증 등의 증상을 동반하는 약물 발진은 매우 흔합니다.

심각한 약물 반응은 생명을 위협할 수 있으며 장기적인 결과를 초래할 수 있습니다. 따라서 약물 반응이 어떻게 그리고 왜 발생하는지 이해하는 것은 의학에서 중요한 연구 분야입니다.

이러한 목적을 위해 이전 연구에서는 특정 유전자의 특정 변이를 약물 발진의 잠재적 원인으로 밝혀냈습니다. 과학자들은 면역 체계에서 중요한 역할을 하는 백혈구 표면에 발현되는 단백질인 인간 백혈구 항원(HLA)을 암호화하는 유전자가 약물 발진 발생에 관여한다고 생각합니다. 그러나 현재 이론으로는 HLA 관련 약물 발진이 신체 여러 장기가 아닌 피부에 주로 발생하는 이유를 설명할 수 없습니다.

이러한 지식 격차를 해소하기 위해 치바대학교 대학원 의약학연구과의 아오키 시게키, 이토 코우세이, 카자오카 아키라 교수를 포함한 연구팀은 HLA와 약물 발진의 연관성에 대한 심층 연구를 수행했습니다. 연구 결과는 PNAS Nexus 에 게재되었습니다.

연구진은 먼저 피부에서 발견되는 주요 세포인 생쥐 각질형성세포를 대상으로 일련의 실험을 수행했습니다. 이 각질형성세포는 항바이러스제 아바카비르에 특이적으로 결합하는 HLA 유전자의 특정 변이체인 HLA-B57:01을 발현하도록 변형되었습니다. 이후 HLA-B 57:01을 발현하도록 유전자 변형된 생쥐를 아바카비르에 노출시켜 이러한 결과를 확인했습니다.

연구진은 HLA-B*57:01을 발현하는 각질형성세포를 아바카비르에 노출시켰을 때 세포질 내로의 즉각적인 칼슘 방출 및 열충격 단백질 70(HSP70) 발현 증가와 같은 소포체(ER) 스트레스 반응이 나타남을 발견했습니다. 또한 사이토카인 생성과 면역 세포 이동이 증가하는 것도 관찰되었습니다. 아바카비르 노출은 소포체에서 HLA의 오접힘을 유발하여 소포체 스트레스를 유발했습니다.

또한, 연구진은 4-페닐부티레이트(4-PB)를 사용하여 ER 스트레스를 감소시킬 수 있음을 발견했습니다. 이 스트레스를 제거함으로써 심각한 약물 발진 증상의 발생을 억제할 수 있었습니다. 이 새로운 지식은 약물 발진에 대한 혁신적인 치료법 개발의 기반을 제공할 수 있습니다.

하지만 이 새로운 정보는 HLA에 대해 이미 알려진 사실과 어떻게 대조되는가?

"HLA 분자는 우리 면역 체계의 필수 구성 요소로, 일반적으로 외부 항원을 백혈구에 제시하여 백혈구가 해당 항원을 자기 항원인지 비자기 항원인지 판별합니다. 이처럼 확립된 역할에서 HLA는 보통 보조적인 역할을 합니다."라고 아오키 박사는 설명합니다.

"하지만 저희 연구는 피부 세포에서 HLA 분자의 새로운 기능을 밝혀냈습니다. 각질세포의 특정 HLA 유전자형이 특정 약물을 이물질로 인식하여 소포체 스트레스 반응을 유발할 수 있다는 것을 발견했습니다."

종합적으로 볼 때, 이 연구 결과는 피부 세포의 잠재적 위협을 감지하고 대응하는 데 있어 HLA 단백질의 새로운 역할을 보여줍니다. 따라서 HLA 단백질의 기능은 단순히 면역 체계에 항원을 제시하는 것 이상의 역할을 할 수 있습니다. 더욱이, 유전자 검사를 통해 개인의 HLA 변이를 확인할 수 있다는 점을 고려할 때, 이 연구는 심각한 약물 부작용에 대한 예방 조치 및 진단 방법 개발에 도움이 될 수 있습니다.

아오키 박사는 이것이 의학계의 현재 추세 및 방향과 일치한다고 말합니다. "10년 후에는 개인 유전체에 기반한 맞춤 의학이 표준이 되는 '포괄 유전체' 시대로 접어들 것으로 예상됩니다."라고 그는 덧붙였습니다.

"이 연구 결과를 바탕으로, HLA 의존성 약물 부작용의 기전을 종합적으로 이해하면 안전한 의료 서비스가 가능해지고, 환자는 부작용으로 인한 불필요한 고통을 피할 수 있을 것으로 믿습니다."

전반적으로 이 분야의 미래 연구는 약물 발진 발생을 최소화하고 사람들을 잠재적으로 치명적인 약물 부작용으로부터 구할 수 있을 것입니다.