국내 연구진이 약물 후보 물질의 성분은 그대로 두고 분자의 구조 배치만 바꿔 알츠하이머병의 여러 발병 원인에 동시에 작용할 수 있는 가능성을 제시했다. 동일한 분자라도 배치 차이에 따라 치료 효과가 달라질 수 있음을 분자 수준에서 규명한 것이다.

KAIST(총장 이광형)는 화학과 임미희 교수 연구팀이 전남대학교 화학과와 한국생명공학연구원(KRIBB) 연구진과의 공동 연구를 통해, 동일한 분자라도 구조 배치 차이에 따라 알츠하이머병에 미치는 영향이 달라질 수 있음을 분자 수준에서 규명했다고 22일 밝혔다.

알츠하이머병은 뇌에 축적되는 아밀로이드 베타, 금속 이온, 활성 산소종 등이 서로 영향을 주며 병을 악화시키는 복합 질환이다. 특히 금속 이온은 아밀로이드 베타와 결합해 독성을 높이고, 활성 산소종 생성을 촉진해 신경 세포 손상을 가중시키는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 이러한 특성에 주목해, 동일한 구성 성분을 가진 분자라도 결합 위치가 다른 ‘위치 이성질체’를 비교 분석했다. 그 결과, 분자의 구조 배치 차이에 따라 활성 산소종 반응성, 아밀로이드 베타 및 금속 이온과의 결합 특성이 크게 달라지는 것을 확인했다.

연구진은 구조가 서로 다른 세 가지 분자를 대상으로 실험을 진행해, 미세한 구조 차이만으로도 병리적 표적에 대한 반응 메커니즘이 달라질 수 있음을 밝혔다. 이는 분자의 성분을 바꾸지 않고도 구조 배치 조절만으로 알츠하이머병의 주요 발병 요인들을 서로 다른 방식으로 동시에 제어할 수 있음을 보여준 결과다.

또한 알츠하이머 유전자를 지닌 마우스 모델(APP/PS1)을 이용한 실험에서, 특정 구조를 가진 화합물은 활성 산소종과 아밀로이드 베타, 금속-아밀로이드 베타 복합체를 함께 조절하는 효과를 보였다. 이 화합물은 해마 부위 신경 세포 손상을 줄이고 아밀로이드 플라크 축적을 감소시켜, 저하된 기억력과 인지 기능을 개선하는 결과로 이어졌다.

임미희 교수는 “분자의 구성 성분을 바꾸지 않고 구조 배치만 조절해 여러 알츠하이머 발병 원인에 동시에 작용할 수 있음을 보여준 연구”라며 “복합적인 원인을 지닌 질환을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 접근 가능성을 제시했다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단과 KRIBB의 연구 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’ 2026년 1월 14일자에 게재됐다.