BAG3 조작 – 연구가 근력 훈련이 심장 건강, 우주 여행 및 기타 분야에 중요한 역할을 한다는 점을 밝히다

심장 건강 목표를 달성하는 것은 종종 복잡한 과정처럼 보입니다. 이는 혈압, 콜레스테롤, 당뇨 경향, 혈당 수치 등 여러 매개변수를 추적하는 것을 포함합니다. 또한 어떤 식단을 따를지와 그 식단이 BMI 지수에 미치는 영향을 고려해야 할 수도 있습니다. 

이러한 모든 측면을 엄격히 관리하더라도 원하는 심장 건강 목표를 달성하지 못할 수 있습니다. 동시에, 반대편에서는 우리 몸의 내부 구조에 변화가 생겨 만족스러운 결과를 가져올 수 있습니다.

보건 과학은 지속적으로 발전하고 있으며, 새로운 실험은 손상된 세포 구성 요소의 조절된 분해가 심부전 및 신경 질환을 예방할 수 있음을 보여줍니다. 다음 섹션에서는 본 본 대학교 연구를 더 자세히 살펴보겠습니다. 

세포 폐기물 제거 메커니즘: 근력 훈련이 이러한 메커니즘을 활성화한다

본 대학교 연구팀이 수행한 연구는 최신 호에 게재된Current Biology 는 그 발견이 심부전 및 신경 질환에 대한 새로운 치료법을 마련할 잠재력이 있다고 평가했습니다. 그리고 다소 비현실적으로 들릴 수도 있지만, 그 결과는 유인 우주 임무에 도움이 될 수 있습니다. 

연구의 중요성과 BAG3 단백질의 역할

심장 건강에서의 역할

연구의 중요성은 BAG3 단백질이 우리 몸의 근육, 신경 및 지속적인 마모를 겪는 고성능 장기의 손상된 구성 요소를 제거하는 역할을 규명하는 데 있습니다.

BAG3가 제거 과정을 수행하는 방식은 우리 몸 내부 기능이 얼마나 정교해질 수 있는지를 보여주는 흥미로운 예시입니다. 손상된 구성 요소를 식별한 후, BAG3는 이를 세포막으로 둘러싸 “오토파고좀”을 형성합니다. 이는 세포 폐기물을 수집하기 위한 쓰레기 봉투와 같은 역할을 하며, 이후 파쇄 및 재활용을 위해 수집됩니다.

하지만 더 큰 연구의 의미는 BAG3를 근육에서 활성화시키는 방법을 규명했다는 점이며, 그 방법은 근력 훈련입니다. BAG3를 활성화하는 방법을 아는 것은 손상된 세포 구성 요소를 효율적으로 결합하고 막 포위 과정을 촉진하여 활성화된 제거 또는 청소 시스템을 구현하는 데 중요합니다. 그 결과는 근육 조직의 장기 보존으로 이어집니다.

출처: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

BAG3 결핍이 얼마나 치명적인지를 설명하면서, 본 대학교 팀의 수석 연구자인 요르크 회펠드 교수는 다음과 같이 말했습니다:

“BAG3 시스템의 손상은 어린이에게 급속히 진행되는 근육 약화와 서구 산업화 국가에서 가장 흔한 사망 원인 중 하나인 심부전을 초래합니다.”

신경계 건강에서의 역할

그러나 심장 건강만이 연구의 혜택을 받을 수 있는 분야는 아닙니다. 게다가, BAG3 시스템은 변이를 일으켜 샤르코-마리-투스 증후군이라는 질환을 유발할 수 있습니다. 또한, 현재 BAG3에 대한 연구는 이 질환의 원인에 대한 이해를 높였습니다. 샤르코-마리-투스 증후군은 팔과 다리의 신경 섬유가 사멸하게 하며, 그 결과 손이나 발을 움직일 수 없게 됩니다. 연구자들은 BAG3 기능을 더 깊이 탐구함으로써, 증후군의 특정 형태가 BAG3 제거 과정의 조절을 방해한다는 것을 입증했습니다.

그리고 심장 건강과 신경계에서의 역할이 건강 과학의 범위 내에서 충분히 상상될 때, BAG3의 한 측면은 우주 과학으로 확장됩니다. 

우주 과학에서의 역할

우주 상황과 BAG3가 수행하는 복잡한 역할을 더 잘 이해하기 위해, 회펠드 교수의 다음 인용문을 살펴보겠습니다:

“BAG3는 기계적 힘 하에서 활성화됩니다. 하지만 기계적 자극이 없으면 어떻게 될까요? 예를 들어 무중력 환경에 있는 우주비행사나 인공호흡을 하는 중환자와 같은 경우는 어떨까요?”

우주비행사의 환경에서 기계적 자극이 부족한 것은 우려의 원인입니다. BAG3가 비활성화되면 근육 위축, 즉 근육량의 감소가 발생합니다. 

따라서 BAG3를 활성화하는 약물은 근육 위축을 겪는 우주비행사에게 해결책이 될 수 있습니다. 

연구 책임자인 회펠드 교수는 독일 우주청으로부터 자금을 지원받고 있으며, 이는 유인 우주 임무와 관련이 있기 때문입니다. 팀은 국제우주정거장(ISS)에서 실험을 진행할 준비가 되어 있습니다.

BAG3 연구의 기타 발견

이 연구는 다학제적 함의를 가지고 있습니다. 우리는 이미 심장 건강, 신경계 건강, 그리고 우주 과학 분야에서의 관여를 확인했습니다. 그러나 이 연구는 스포츠 훈련 및 물리치료에도 중요한 함의를 가지고 있습니다.

스포츠 분야에 대한 연구는 독일 콜른 스포츠 대학과 힐데스하임 대학교의 스포츠 생리학자들의 참여를 이끌어냈습니다. 세바스티안 겔러트 교수는 이 연구가 스포츠 과학에 의미하는 바를 다음과 같이 간단히 설명했습니다:

“우리는 이제 BAG3 시스템을 활성화하기 위해 필요한 근력 훈련 강도 수준을 알게 되었으므로, 최고 수준의 운동선수를 위한 훈련 프로그램을 최적화하고 물리치료 환자들이 근육을 더 잘 구축하도록 도울 수 있습니다.”

요약하면, 연구를 다시 살펴보면 그 성과가 얼마나 거대한지 깨닫게 됩니다. 전 세계 연구자들은 심부전을 극복하기 위한 새로운 방법들을 탐구하고 있습니다. BAG3가 수행하는 역할을 규명하고 이해함으로써 이러한 전투 전략에 중요한 추가 요소가 됩니다. 

세계보건기구(WHO)가 발표한 공식 통계에 따르면, 심혈관 질환은 전 세계 사망 원인 1위입니다. 이러한 질환을 의미 있게 퇴치하는 노력은 인간 수명의 향상에 기여합니다. 또한 이 연구는 심혈관 질환만큼이나 중요한 또 다른 질환 분야, 즉 신경계 질환에도 영향을 미칩니다.

데이터에 따르면 신경계 질환은 현재 전 세계 건강 및 장애의 주요 원인으로, 전 세계 34억 명이 영향을 받고 있습니다. 이 연구는 그 큰 문제의 한 측면을 해결하는 데도 도움을 줍니다. 더 나아가, 이 연구는 매일 경쟁이 치열해지는 두 분야, 즉 우주 과학과 스포츠에도 영향을 미칩니다. 

인류가 외계 공간을 정복하려는 야망은 장기간 유인 임무를 필요로 합니다. 이 연구는 그러한 임무를 수행하는 사람들의 안전을 향상시키는 방법을 보여줍니다. 마지막으로, 이 연구는 스포츠 선수들의 건강을 개선하는 데 기여합니다—아마도 이 행성에 살아온 모든 사람에게 감정적으로 연결된 분야일 것입니다.

이 모든 것에서 떠오르는 질문은: BAG3가 이렇게 중요하다면 왜 이렇게 오래 걸렸을까? 간단한 답은 과학계가 BAG3에 대해 꾸준히 연구해 왔으며, 그 결과 공개된 수많은 연구 결과와 함께 BAG3 연구 재단이 설립되었다는 것입니다.

다음 섹션에서는 이 재단의 운영 방식과 최근 몇 년간 이 분야에서 수행된 가장 중요한 연구 프로젝트 몇 가지를 자세히 살펴보겠습니다.

BAG3 연구 재단

연구 재단은 “BAG3 P209L 변이를 가지고 태어난 어린이들을 돕고 지원한다”는 사명을 명시하고 있습니다.

재단에 따르면 현재 전 세계에 약 20명의 어린이가 초희귀 이형접합 BAG3 P209L c.626C>T 변이를 가지고 있습니다. 이 변이는 심각한 신경근육 질환인 근섬유증 6(MFM6)의 익숙하지 않은 형태를 초래합니다.

이 질환은 일반적으로 급속히 진행되는 근육 약화와 심근증, 다발성 신경병증, 청소년기의 호흡 부전, 근육 약화와 관련된 골격 변형, 일부 환자에서는 경직된 척추를 동반하는 전형적인 경과를 보입니다.

초기에 이러한 증상은 아이들이 쉽게 피로해지고 아킬레스건 수축으로 인해 보행이 어려워지는 형태로 나타납니다. 질환이 진행됨에 따라 2번째 10년 차에 가장 심각해지며, 급속히 악화되는 운동 및 호흡 시스템으로 인해 심장 이식, 인공호흡기 사용 및/또는 휠체어가 필요할 수 있습니다.

재단의 목표는 궁극적으로 질병 진행을 멈추고 근육 기능을 정상화할 치료법을 개발함으로써 개입하는 것입니다.

BAG3 유전학: AHA 저널의 게임 체인징 로드맵

2023년 11월 호 American Heart Association 저널은 BAG3 관련 치료제가 실험실에서 임상으로 이동하고 있다는 추세를 보며 정밀 의학에 대한 제안을 제시했습니다. 그들의 정확한 이해와 권고는 다음과 같습니다:

“정밀 의학을 제공할 수 있는 능력은 이러한 표적 단백질에 대한 일반 및 드문 유전 변이의 잠재적 영향을 철저히 이해하는 데 크게 달려 있습니다.”

그들의 기사에서는 BAG3 유전자, 구조 및 기능을 심근세포(심장의 근육 세포)에서 설명했습니다. 심근세포는 심장의 리듬 있는 박동과 혈액 순환에 필수적인 역할을 합니다. BAG3 유전 변이의 병인 및 임상 양상을 나열하면서, 확장성 심근증, 심근염, 산후 심근증, 종양 발생 및 암 화학요법을 언급했습니다. 

BAG3의 부인과 악성 종양에서의 역할

또 다른 연구 Nature에 발표된 연구는 BAG3가 부인과 악성 종양에서 어떤 역할을 하는지 상세히 다루었습니다. 연구는 BAG3가 BAG 패밀리의 공동-샤프론 중 하나이며, 다중 도메인 단백질로 여러 세포 과정에 관여한다고 설명했습니다. 특히, 세포 사멸, 자가포식 및 세포골격 역학을 조절하는 역할을 언급했습니다.

출처: Nature

우리 기사 서두에서 인용한 연구와 마찬가지로, 연구진은 대부분의 세포에서 거의 발현되지 않는 BAG3의 발현이 스트레스 자극이나 악성 변형에 의해 유도될 수 있음을 강조했습니다. 연구진은 난소, 자궁내막 및 자궁경부암과 같은 부인과 암 사례에서 BAG3 발현의 역할을 언급했습니다.

일부 종양에서는 BAG3가 세포 생존과 치료 저항성을 촉진했습니다. BAG3 발현은 또한 자궁경부의 편평 상피 병변에서 이형성 등급과 상관관계가 있었습니다. 연구진은 HPV(인유두종바이러스) 단백질과 BAG3가 갖는 생화학적 및 기능적 상호작용의 본질을 이해하기 위해 BAG3를 더 조사할 필요가 있음을 확인했습니다.

지금까지 인용한 모든 중요한 연구에서 알 수 있듯이, BAG3의 역할은 심장학, 신경학, 종양학, 부인과 등 다양한 의료 및 보건 분야에 걸쳐 있습니다. 이러한 다중 도메인 관여는 많은 제약 회사가 BAG3 관련 치료제에 추가 투자를 하도록 영감을 주었습니다. 결론 섹션에서는 이러한 기업 몇 곳을 살펴보겠습니다. 

#1. Rocket Pharmaceuticals Inc.

2022년 9월, Rocket Pharmaceuticals, Inc. (RCKT ) (NASDAQ: RCKT)는 Renovacor, Inc. (NYSE: RCOR)와 확정 계약을 체결했으며, Rocket은 약 $2.60의 주당 가치를 가진 전액 주식 거래를 통해 Renovacor를 인수하기로 했습니다. 이 두 회사의 합병은 BAG3 관련 치료제에 초점을 맞추었습니다.

Rocket의 MD 겸 CEO인 가우라브 샤는 다음과 같이 말했습니다:

“지금까지 Danon Disease에서 거둔 성공을 바탕으로, 우리는 BAG3 연관 확장성 심근증에서 명확한 미충족 의료 수요를 해결하기 위해 심장학 초점을 확대하고 역량을 강화하게 되어 매우 기쁩니다. Renovacor의 설득력 있는 전임상 작업과 우리의 임상, 규제 및 CMC 전문성을 결합함으로써, 우리는 이 환자들에게 가장 큰 영향을 미칠 유전자 치료제를 가장 생산적이고 효율적으로 제공할 수 있을 것이라 믿습니다.”

특히, Renovacor의 가장 진보된 프로그램인 REN-001은 BAG3 연관 확장성 심근증(DCM)을 표적으로 하는 AAV 기반 유전자 치료제로, 이번 인수는 Rocket이 정밀 치료 역량과 BAG3-DCM을 다루는 세계적 수준의 과학 협력자의 강력한 지적 재산 포트폴리오 및 전문 인력을 활용할 수 있게 합니다.

Rocket은 2023년 12월 31일 종료된 회계연도에 순손실 2억 4,560만 달러를 기록했습니다. 

#2. Obsidian Therapeutics 

Obsidian은 혁신적인 작업을 수행하고 있으며 AAV를 이용한 유전자 편집을 소분자 약물처럼 규제 가능하도록 만들고 있습니다. Renovacor의 BAG3 유전자 치료 솔루션도 AAV 기반이므로, Obsidian의 작업은 장기적으로 Renovacor 솔루션을 보완할 수 있습니다.

Obsidian은 Vertex Pharmaceuticals (VRTX ) 와 협력하여 cytoDRiVE 기술을 제공하고 있으며, 이 기술은 특정 소분자 약물이 존재할 때만 편집 뉴클레아제가 활성화되도록 함으로써 규제를 가능하게 합니다. 약물이 체내에서 사라지면 편집 활동도 중단됩니다.

Obsidian이 돋보이는 점은 다른 기술이 치료를 켜거나 끄는 킬 스위치를 사용하는 반면, Obsidian은 상향 및 하향 조절을 모두 가능하게 한다는 것입니다. 결과적으로 Obsidian 기술은 오프 타깃 편집을 더 오래 지속되는 치료 효과와 낮은 면역원성 위험으로 수행하게 하여, 편집 과정에 약물과 유사한 특성을 부여합니다.

2024년 4월 현재 최신 데이터에 따르면, Obsidian은 Wellington Management가 이끄는 최고 수준의 생명과학 투자자 컨소시엄과 함께 $1억 6,050만 규모의 시리즈 C 펀딩을 크게 초과 청약받았습니다.

결론적 고찰

BAG3의 기능을 더 잘 이해하면 이를 보다 효과적으로 조작할 수 있게 됩니다. BAG3를 더 잘 조작하면 심장, 신경 및 우리 몸의 많은 중요한 장기를 포함하는 다양한 치료 분야에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

우리가 지금까지 살펴본 바와 같이, 수십 년에 걸친 관련 연구는 BAG3가 심장 항상성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 연구에 따르면 BAG3는 허혈 또는 재관류 손상의 병태생리학에 핵심적일 수 있습니다. BAG3의 비동의성 변이는 근섬유증을 유발할 수 있으며, 인간 면역결핍 바이러스 연관 심근증에서도 역할을 합니다. 

전반적으로, BAG3를 정밀하게 조작할 수 있는 능력은 놀라운 효과를 발휘할 수 있습니다. 그리고 우리가 논의를 시작한 연구로 돌아가 보면, BAG3 시스템을 활성화하는 데 필요한 근력 훈련 강도를 이제 알게 되었습니다. 치료 프로그램은 특정 장기와 관련된 치료 요구를 충족시키겠지만, 과학적으로 최적화된 간단한 훈련 프로그램은 많은 사람들이 근육을 더 잘 구축하도록 도와줄 수 있습니다. BAG3를 활성화하는 약물은 근육 위축을 퇴치함으로써 그 범위를 더욱 확대할 것입니다. 

따라서 BAG3 관련 치료제의 영향은 건강한 삶의 기준을 향상시키는 데만 국한되지 않고, 오랫동안 우리를 위협해 온 복잡한 질병들을 퇴치하는 데에도 기여합니다.

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