신경섬유 경쇄(NfL), 종을 넘어 적용 가능한 노화·사망 위험 혈액 바이오마커로 확인

연구진은 독일 신경퇴행성질환센터(DZNE)와 튀빙겐대학교 임상뇌연구 헤르티 연구소(HIH)에서 neurofilament light chain (NfL) 단백질을 여러 동물 종의 혈액에서 검출 가능한 바이오마커로 확인했으며, 생쥐·고양이·개·말에서 나이가 들수록 수치가 증가하는 것으로 나타났다고 밝혔다. 이번 결과는 학술지 PLOS Biology에 보고됐다.

NfL 단백질은 신경 손상의 지표다. 질병으로 인해 또는 정상적인 노화 과정에서 뉴런이 변화하거나 퇴행할 때 NfL이 방출된다. 이후 NfL은 혈류로 들어갈 수 있으며, 민감한 분석 기법을 통해 검출된다. 알츠하이머병과 ALS 같은 신경퇴행성 질환에서는 혈액 내 NfL이 높은 수준으로 관찰된다. 다만 농도는 건강한 사람에서도 나이가 들수록 증가한다.

Neurofilament light chain은 뉴런의 핵심 구조 성분으로, 축삭 내 세포골격(cytoskeleton) 네트워크의 일부를 이룬다. 다양한 신경계 질환과 노화에서 흔히 나타나는 뉴런 스트레스, 손상 또는 퇴행 상황에서는 NfL이 세포외 공간으로 방출되고, 결국 혈류로 유입된다. 혈장(plasma) 또는 혈청(serum)에서 NfL을 검출하는 방법은 뉴런의 온전함과 신경퇴행을 평가하는 민감한 기법으로 부상했다.

노령 생쥐 44마리를 종단 관찰한 연구에서 연구진은 4개월 동안 혈액 NfL 수치를 정기적으로 모니터링했다. NfL이 서서히 증가한 개체는 비교적 더 오래 살았고, 더 빠르게 증가한 경우는 더 짧은 수명과 연관됐다. 연구에 따르면 노인의 혈액 내 NfL 농도는 사망 위험 증가와 관련이 있으며, 이는 신경학적 노화와 사망률 간의 연관성을 시사한다.

고양이·개·말·생쥐 외에도, 표본 기반으로 추가 53종의 동물을 조사했다. 여기에는 토끼, 사자, 원숭이, 코끼리, 파충류, 조류가 포함됐다. 이번 연구는 독일 슈투트가르트 동물원, 취리히대학교 Vetsuisse Faculty, 그리고 수의 진단 검사실과의 협력으로 수행됐다. NfL 단백질은 모든 포유류의 혈액에서 검출됐지만, 파충류와 조류에서는 악어와 앵무새 등 일부에서만 검출됐다.

비포유류 종에서 검출이 제한된 가능한 이유로는, 해당 동물에서의 NfL 단백질 서열이 사람의 것과 약간 달라 이번 연구에 사용된 분석법으로는 검출되지 않았을 수 있다는 점이 제시된다. 분류군(taxa) 간 단백질 아미노산 서열 차이는 분석 민감도를 낮출 수 있어, 향후 연구에서는 맞춤형 검출 방법이 필요할 수 있다.

이번 연구의 기술적 기반은 혈액 샘플에서 극미량의 NfL 농도를 정량할 수 있는 고감도 면역분석(immunoassay) 사용에 있다. 이러한 분석은 단백질 구조의 에피토프(epitope)를 인식해 검출하는데, 진화적 변이로 인해 일부 종에서는 검출이 제한될 수 있다.

연구진은 이 바이오마커가 동물의 생물학적 나이를 평가하고 기대 수명을 추정하는 데 도움이 될 수 있다고 제안한다. 치매 연구에서 사용되는 분석 방법은 동물의 생물학적 나이, 신경학적 건강, 기대 수명을 평가하는 측면에서 수의학 분야에 유망하다고 평가됐다.