미토콘드리아는 세포가 정상적으로 유지되고 살아가는 데 필요한 에너지, ATP를 생성하는 세포 소기관으로 우리 몸에서 중요하다. 특히, 외부 병원체(바이러스, 박테리아 등)와 독성물질의 뇌 침투를 막아 보호하는 기능을 하는 뇌혈관장벽에는 다른 혈관보다 미토콘드리아가 훨씬 많다고 알려져 있다. 뇌혈관장벽이 망가지는 경우 뇌조직으로 쉽게 염증세포 및 독성물질이 들어가 신경세포의 손상을 유발하고 뇌척수염과 같은 뇌질환의 원인이 되거나 신경퇴행성 질환을 악화시킨다. 따라서 뇌혈관장벽의 보호는 신경 퇴행성 질환 치료 표적으로 간주하고 있으며 그 방안으로 미토콘드리아 기능을 향상시키는 약물 개발하려는 노력이 이루어지고 있지만 안타깝게도 환자에 사용가능하도록 승인받은 약물은 없다.

우리 연구실에서는 이전 연구에서 뇌혈관장벽에 존재하는 미토콘드리아 기능 이상 유발로 뇌혈관장벽이 붕괴되고 이로 인한 뇌척수염과 비슷한 증상이 유발되는 마우스 모델을 특허 등록하고 뇌혈관장벽의 밀착연접 조절에 미토콘드리아 기능에 대한 기전을 확립하였다. 이 모델을 이용하여 미토콘드리아를 표적으로 하는 치료제 스크리닝 연구를 진행 중으로 compound 4의 치료 효과 가능성을 신경 세포주에서 먼저 관찰하였다.

미토콘드리아는 산소를 소모하면서 에너지를 생성하게 되는데 이를 이용하여 미토콘드리아의 기능을 평가 할 수 있다. 우리는 신경 세포주에 compound 4를 처리하여 미토콘드리아의 산소소모율이 증가하는 것, 즉 미토콘드리아 기능이 향상되는 것을 관찰하였고, 또한 미토콘드리아를 망가뜨려 신경퇴행성 질환을 유도하는 마우스 모델에서 compound 4를 처리하여 망가진 운동 능력이 회복되는 것을 관찰하였다.

이 연구를 통하여 미토콘드리아 기능 향상시키는 약물을 발굴하였고, 앞선 연구를 통해 만든 미토콘드리아 기능이상 뇌혈관 장벽 붕괴 마우스 모델에도 적용하여 뇌혈관장벽의 미토콘드리아 기능향상 및 뇌혈관장벽 유지 되는 것을 규명한다면 이는 망가진 뇌혈관장벽으로 파행되는 질병의 치료 초석이 될 것으로 기대하고 있다.