성균관대학교 양자생명물리과학원(IQB) 생명물리학과 조한상 교수 연구팀이 매사추세츠주립대 Bal Ram Singh 교수, 노스캐롤라이나주립대 Charles Y. Lee 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 반복적으로 투여된 보톡스가 말초신경을 거슬러서 뇌로 침투해 뇌 면역체계를 교란시키고 뇌 신경세포 손상을 유발한다는 결과를 발표했다.

보툴리눔 톡신(Botulinum Neurotoxin)은 식중독균인 클로스트리디움 보툴리눔(Clostidiumbotulinum)이 생산하는 신경독소(neurotoxin)로서 적절한 치료를 하지 않으면 호흡이 마비되어 사망할 수 있으며 사망률이 5~10%에 이르며 이는 다른 식중독에 비해 높은 편이다.

하지만, 이 보툴리눔 톡신을 극소량으로 한정적인 부위에 선택적으로 사용하면 근육 및 신경질환 등의 증상을 치료하거나 미용 성형 분야에서 주름제거 효과가 있어 저농도의 보툴리눔 톡신 A는 보톡스(Botox)라는 이름으로 전 세계적으로 널리 사용되고 있다.

연구팀은 3차원 미세유체요소 기반의 플랫폼에 인간 신경 줄기세포와 면역세포를 3차원 배양한 인간 미니뇌 모델을 개발하고, 이를 활용하여 보톡스에 의해 유도되는 뇌 신경염증 활동 및 뇌 신경세포 손상을 구현하고 그에 관한 세부 기전을 명시했다.

반복적으로 투여된 보톡스는 신경세포 분비 전달물질인 아세틴콜린의 양을 줄이고 이에 따라 미세아교세포가 활성화하고 전환성장인자(TGF)에 의해 신경세포의 보완단백질(C3, C5)이 생성된다.

연구팀에 따르면 미세아교 세포의 염증 활동이 신경세포 시냅스를 감소시키고 치매유도물질로 알려진 타우(tau) 단백질을 축적하며 신경세포 사멸을 유도한다는 것이다.

조한상 교수는 “이번 연구결과는 보톡스의 반복적인 투여가 퇴행성 뇌질환을 일으킬 수 있음을 밝힘으로써 보톡스 투여에 대한 경각심을 높일 수 있을 것이다”라고 설명했다.

이번 연구결과는 다학제 분야 국제학술지 'Advanced Science, (IF: 15.1)'에 게재됐다.