글림파틱 전달을 통해 뇌 전역의 인간 신경교세포를 표적하는 공학적으로 설계된 AAV5 벡터

2026년 7월 8일 —

국제 학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)’에 게재된 새로운 연구에 따르면, 엔지니어링된 AAV5 벡터와 뇌의 글림파틱(glymphatic) 수송 시스템을 통한 전달 방식을 결합하여, 인간 신경교세포를 우선적으로 표적하는 동시에 치료 유전자를 뇌 전역에 광범위하게 전달하는 유전자 치료 전략이 개발되었다.

이 접근법은 신경계 유전자 치료의 두 가지 주요 장벽, 즉 혈뇌장벽(BBB)에 가로막힌 치료 표적에 도달하는 것과 말초 기관으로의 원치 않는 노출을 줄이는 문제를 동시에 해결한다. 연구진은 뇌의 자연적인 뇌척수액 수송 경로를 활용함으로써 전신 생체 분포(biodistribution)를 제한하는 동시에, 엔지니어링된 바이러스 벡터를 뇌 조직 전체에 성공적으로 전달할 수 있었다.

이번 연구는 로체스터 대학교 메디컬 센터 번역신경의학센터 공동 소장인 스티브 골드만(Steve Goldman) 박사 연구팀이 주도했다. 골드만 박사의 연구실은 미엘린(수초) 생성, 신경세포 건강 및 뇌 항상성에 기여하는 신경계의 지지 세포인 ‘신경교세포’의 역할에 오랫동안 집중해 왔다. 신경교세포의 기능 장애가 헌팅턴병, 다발성 경화증, 유전성 백질 장애를 포함한 다양한 신경계 질환의 진행에 중요한 역할을 한다는 증거가 최근 들어 점점 더 많이 제시되고 있다.

신경교세포를 표적하는 벡터를 개발하기 위해 연구팀은 변형된 AAV5 캡시드 라이브러리를 구축했다. 각 변이체는 세포 친화성(cell tropism)에 영향을 미치는 바이러스 외각 껍질에 미세한 변화를 주어 제작되었다. 이후 연구진은 인간 신경교조상세포를 이식한 마우스 모델의 뇌에서 이 벡터들을 스크리닝함으로써, 생물학적으로 실제 환자의 뇌와 유사한 생체 내(in vivo) 환경에서 최적의 변이체를 선택할 수 있었다.

유전자 추적 시스템을 통해 연구진은 인간 신경교조상세포와 성상교세포, 희소돌기아교세포를 포함하여 이로부터 분화된 세포들을 선택적으로 감염시키는 AAV 변이체를 식별해냈다. 최종 선정된 벡터들은 인간 신경교세포에 강한 친화성을 보인 반면, 다른 전신 말초 조직에 대한 감염은 매우 제한적인 것으로 나타났다.

약물 전달 전략 또한 이에 못지않게 중요했다. 연구진은 엔지니어링된 AAV를 뇌 기저부에 위치한 뇌척수액 공간인 소뇌연수조(cisterna magna)에 투여한 뒤, 고삼투압 처리를 통해 글림파틱 네트워크로의 액체 유입을 촉진했다. 이를 통해 벡터는 혈뇌장벽을 대부분 우회하여 뇌 조직 전역으로 광범위하게 퍼질 수 있었다.

이처럼 벡터 노출이 중추신경계(CNS)에만 집중됨에 따라, 전신성 AAV 유전자 치료의 고질적인 안전성 우려 중 하나인 간과 같은 말초 기관으로의 전달을 크게 줄일 수 있었다. 이는 광범위한 뇌 내 분포가 요구되는 신경계 질환을 치료하는 데 있어 더욱 표적화된 새로운 경로를 제시한다.

이 플랫폼은 신경교세포 기능 장애 또는 백질 병증과 관련된 질환 치료에 특히 유용할 것으로 기대된다. 잠재적 적용 분야로는 소아 리소좀 축적증, 유전성 백질이영양증, 다발성 경화증, 노화로 인한 백질 소실, 헌팅턴병 및 신경교세포가 질병 진행에 관여하는 기타 신경퇴행성 질환 등이 있다.

또한 이번 연구는 특정 질환 및 세포 유형에 특이적인 벡터를 발굴할 수 있는 하나의 프레임워크를 제공한다. 연구진은 현재 원하는 표적 능력을 갖춘 바이러스 캡시드를 설계하기 위해 인공지능(AI)을 활용하는 방안을 모색 중이며, 이는 차세대 중추신경계 유전자 치료제 개발을 촉진할 것으로 기대된다.

비록 이번 연구는 아직 전임상 단계에 머물러 있지만, 표적화된 AAV 캡시드 엔지니어링과 뇌 자체의 액체 수송 시스템을 통한 전달을 결합하는 신경계 유전자 치료의 유망한 방향성을 제시한다. 이 전략이 성공적으로 임상에 적용(translation)된다면, 유전자 치료의 범위를 국소적인 중추신경계 전달에서 벗어나 복잡한 뇌 질환의 광범위하고 선택적인 치료로 확장하는 데 크게 기여할 것으로 보인다.