연세대의대 용인세브란스병원(병원장 김은경) 신경과 정석종·전민영 교수, 한국과학기술원(KAIST) 바이오및뇌공학과 정용 교수, 이태인 학생 연구팀은 최근 연구를 통해 파킨슨병 진단 검사로 초기 치매 전환을 예측하는 바이오마커(생체 표지자)를 밝혔다. 

파킨슨병은 뇌의 특정 부위에서 도파민을 분비하는 신경세포가 서서히 소실돼 운동장애가 나타나는 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 파킨슨병은 흔히 치매도 동반하는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 파킨슨병 환자의 치매 전환을 조기에 감지하는 것은 치매 진행을 예방하고 치료하기 위해 매우 중요하다.

알츠하이머병은 뇌 특정 영역의 위축과 대사 및 관류 저하가 인지저하와 관련 있다고 밝혀졌다. 하지만 파킨슨병은 뇌의 어떤 관류 패턴이 치매로의 전환과 연관이 있는지 명확히 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 도파민 운반체 양전자 단층 촬영(FP-CIT PET)을 이용해 파킨슨병에서 초기 치매 전환을 예측하는 신경영상 생체 표지자를 개발하고자 했다.

연구팀은 2015년에서 2017년 사이 세브란스병원에서 새롭게 파킨슨병을 진단받은 187명의 환자를 5년 이상 추적 관찰 후, 치매로 전환된 치매고위험군(47명)과 전환되지 않은 저위험군(140명)을 나눴다.

연구에는 FP-CIT PET을 시간 경과에 따라 이중 단계(Dual-phase)로 촬영한 영상을 활용했다. 이 중 뇌의 관류 패턴을 반영하는 것으로 알려진 조기 단계(Early-phase) 영상을 정량 분석해 파킨슨병 환자의 뇌 관류 패턴을 통해 초기 치매 전환을 예측할 수 있는지 분석했다.

▲ 치매 고위험군의 뇌를 도파민 운반체 양전자 단층 촬영(FP-CIT PET)을 이용해 상하 절단면(Axial), 앞뒤 절단면(Coronal), 좌우 절단면(Sagittal)으로 나눠 분석한 결과, 치매 저위험군과 비교해 특정 영역(붉게 표시된 부분)에서 관류가 저하되어 있는 모습을 확인할 수 있다. 

연구 결과, 파킨슨병 치매 고위험군은 저위험군에 비해 하부 내측 측두엽, 후측 띠이랑, 뇌섬엽 등 알츠하이머병에서 흔하게 관류가 떨어지는 부위에 저관류 패턴을 보였다. 또한, 우측 내후각피질, 좌측 편도체, 좌측 띠이랑잘록에서의 관류 패턴을 기반으로 한 선형 판별분석 예측 모델은 치매로의 초기 전환을 뛰어난 성능으로 예측했다.

이는 FP-CIT PET의 조기 단계 영상에서 알츠하이머병과 연관된 부위의 저관류는 파킨슨병 환자에게서도 치매 초기 전환을 예측하는 데 유용한 신경영상 생체 표지자로 작용할 수 있음을 나타낸다.

정석종 교수는 “FP-CIT PET은 파킨슨병 진단에 필수적인 검사로, 한 번의 검사로도 뇌 관류 양상 파악과 초기 치매 전환 예측에 활용할 수 있다”라며 “이번 연구를 통해 개발한 생체 표지자는 향후 치매고위험군을 선별해 인지기능 관리 전략을 세우고 인지중재치료 등 적극적인 치료를 제공하는 데 도움이 될 것”이라고 전했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘임상핵의학(Clinical Nuclear Medicine, IF 10.6)’에 최근 게재됐다.

한편, 용인세브란스병원 퇴행성뇌질환센터는 ‘Breakthrough to Excellence’라는 미션 아래 파킨슨병과 치매 분야의 선구적인 진료 및 집중적인 연구를 활발하게 시행하고 있다. 

사진 : 치매 고위험군의 뇌를 도파민 운반체 양전자 단층 촬영(FP-CIT PET)을 이용해 상하 절단면(Axial), 앞뒤 절단면(Coronal), 좌우 절단면(Sagittal)으로 나눠 분석한 결과, 치매 저위험군과 비교해 특정 영역(붉게 표시된 부분)에서 관류가 저하되어 있는 모습을 확인할 수 있다.