혈액검사 시계 모델, 알츠하이머 증상 발현 3~4년 이내 예측

Nature Medicine에 2월 19일 게재된 새로운 연구에 따르면, 단 한 번의 혈액검사만으로 개인의 알츠하이머병 발병 위험뿐 아니라 증상이 대략 언제 시작될지도 예측할 수 있으며, 평균 오차 범위는 약 3~4년으로 나타났다. 이 연구는 Foundation for the National Institutes of Health의 Biomarkers Consortium이 개발하고 출범시켰다.

연구진은 처음에는 인지 증상이 없었던 600명 이상의 성인(62~78세)으로부터 최대 10년에 걸쳐 수집한 혈액 샘플에서 알츠하이머병과 연관된 단백질인 p-tau217을 분석했다. 이어 시간에 따른 혈중 p-tau217 변화와 향후 증상 발현의 관계를 연결하는 통계적 시계 모델을 구축했다.

이 검사는 혈액 속을 순환하는 tau라고 불리는 단백질의 비정상 형태에 기반하며, 이 단백질은 기억력 저하 같은 증상이 나타나기 훨씬 전부터 알츠하이머 환자의 뇌에 축적되기 시작한다. 비정상 tau 단백질은 엉킨 섬유를 형성해 뇌 신경세포 간의 소통을 방해할 수 있다.

혈장 p-tau217 수치가 높은 사람일수록 알츠하이머 증상이 더 빨리 나타나는 경향을 보였고, 고령자는 이 단백질 수치가 상승한 수준에 도달한 뒤 더 빠르게 증상이 발생했다. 이 모델은 개인이 알츠하이머와 관련된 기억 및 사고 문제를 겪기까지 몇 년이 남았는지를 3~4년 이내 정확도로 추정할 수 있었다.

특히 p-tau217 양성부터 증상 발현까지 걸리는 시간은 고령자에서 현저히 더 짧았다. 예를 들어 60세에 혈장에서 p-tau217 상승이 나타난 사람은 20년 뒤 증상이 발생했다. 반면 80세가 되어서야 p-tau217이 상승했다면 증상은 훨씬 더 빨리 나타났는데, 이는 젊은 사람의 뇌가 신경퇴행에 더 강한 회복력을 지닐 수 있고, 고령자는 더 낮은 수준의 알츠하이머 병리에서도 증상이 발생할 수 있음을 시사한다.

이 연구는 공공-민간 파트너십인 Foundation for the National Institutes of Health Biomarkers Consortium이 개발하고 출범시킨 프로젝트의 일부였다. 연구 참가자는 지역사회에서 독립적으로 생활하던 603명의 고령자였으며, 미국 내 여러 기관을 기반으로 한 두 개의 독립적 장기 알츠하이머 연구 이니셔티브인 Washington University School of Medicine Knight Alzheimer Disease Research Center와 Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative에서 모집됐다.

혈장 p-tau217은 Washington University의 스타트업인 C2N Diagnostics가 제공하는 임상 사용 가능한 알츠하이머병 진단용 혈액검사 PrecivityAD2로 측정됐다. ADNI 코호트에서도 혈장 p-tau217이 다른 기업의 혈액검사로 측정됐으며, 여기에는 미국 식품의약국 승인을 받은 검사 1종도 포함됐다. 1개의 p-tau217/Aβ42 면역분석과 4개의 혈장 p-tau217 면역분석 데이터로도 유사한 모델이 구축됐다.

혈장 p-tau217은 이전 연구에서 PET 스캔에 나타난 뇌 내 amyloid와 tau 축적과 강하게 상관하는 것으로 입증된 바 있다. 알츠하이머병의 핵심 특징인 amyloid와 tau는 알츠하이머 증상이 발현되기 수년 전부터 뇌에 쌓이기 시작하는 비정상적으로 접힌 단백질이다. 혈장 p-tau217 측정치는 amyloid PET뿐 아니라 tau PET, 뇌 용적, 인지 기능과도 높은 연관성을 보인다.

이 정도의 정확도는 특히 임상시험에서 큰 도움이 될 수 있다. 연구진이 시험 기간 안에 증상이 나타날 가능성이 가장 높은 참가자를 선별할 수 있어 연구의 효율성과 검정력이 높아질 수 있기 때문이다. 이 모델은 예방 가능성이 있는 치료법의 임상시험을 더 짧은 기간 안에 수행할 수 있게 할 수 있다.

연구팀은 또한 과학자들이 시간에 따라 혈장 p-tau217 수치가 어떻게 변하는지, 그리고 이것이 알츠하이머 증상과 어떤 관련이 있는지를 시각화할 수 있는 웹 기반 애플리케이션도 개발했다. 이 상호작용형 도구는 연구자들이 혈장 p-tau217, 연령, 증상 간의 복잡한 관계를 탐색하는 데 도움을 준다.

교신저자는 이번 연구가 혈액검사를 이용해 개인이 알츠하이머 증상을 겪을 가능성이 있는지뿐 아니라 증상이 언제 시작될지도 추정할 수 있음을 보여준다고 밝히며, 연구진은 이러한 모델의 정확도를 더욱 높이기 위해 노력하고 있다고 덧붙였다. 그러나 현재 시점에서 인지적으로 정상인 사람에게는 어떤 알츠하이머병 바이오마커 검사도 권고되지 않는다. 연구 저자들은 인지 증상이 없는 사람에 대한 알츠하이머 바이오마커 검사와 웹 기반 애플리케이션의 사용 모두 연구 환경으로 제한돼야 한다고 썼다.

이 연구는 AbbVie Inc., Alzheimer's Association, The Alzheimer's Drug Discovery Foundation의 Diagnostics Accelerator, Biogen, Johnson & Johnson, Takeda 등 민간 부문 파트너들의 지원을 받았다. Alzheimer's Association에 따르면 700만 명이 넘는 미국인이 알츠하이머병을 앓고 있으며, 알츠하이머와 기타 형태의 치매에 대한 의료 및 장기요양 비용은 2025년에 거의 4000억 달러에 이를 것으로 전망된다.

이 연구는 알츠하이머와 기타 신경퇴행성 질환에 대한 이해를 높이기 위해 수행된 과거 및 현재의 FNIH 연구 파트너십에서 생성된 데이터와 통찰을 바탕으로 한다. 2004년 Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative를 시작으로 Accelerating Medicines Partnerships와 Biomarkers Consortium으로 이어지기까지, FNIH는 알츠하이머의 조기 발견과 효과적인 치료를 위한 바이오마커를 규명하고 검증하는 데 초점을 맞춘 수많은 협력 노력을 주도해 왔다.