생명공학부 김상룡 교수·김세환 박사 연구팀이 한국화학연구원 김성순 박사, 한국뇌연구원 윤종혁 박사 연구팀과 공동으로 소뇌실조증* 환자와 동물모델에서 혈액 유래 단백질인 트롬빈과 프로트롬빈 크링글-2의 비정상적인 증가를 확인하고, 이들이 소뇌 내에 축적되어 신경염증과 세포 손상을 촉진한다는 사실을 규명했다.
*소뇌실조증(Cerebellar ataxia): 소뇌의 위축이나 기능 이상으로 인해 균형 감각 상실, 보행 장애, 발음 이상 등 정교한 움직임 조절에 어려움을 겪는 희귀 난치성 신경질환

소뇌실조증은 보행 장애와 운동 조절 능력 저하가 점진적으로 나타나는 퇴행성 질환이다. 특히 유전적 요인으로 발생하는 척수소뇌실조증 2형은 질병 진행을 근본적으로 억제할 치료법이 매우 제한적이었다. 기존 연구들은 주로 유전적 변이에 집중해 왔으나, 초기 염증 반응이 어떻게 유발되는지에 대한 기전은 명확히 밝혀지지 않은 상태였다.

연구팀은 유전적 요인을 넘어 뇌혈관장벽 손상에 주목했다. 실제로 소뇌실조증 환자의 혈장 단백체 분석에서 트롬빈 및 프로트롬빈 크링글-2 단백질 증가가 확인되었으며, 척수소뇌실조증 2형 마우스 모델 실험을 통해, 외부 물질을 차단해야 할 뇌혈관장벽이 무너지면서 혈액 속 트롬빈과 프로트롬빈 크링글-2가 소뇌로 유입되어 축적되는 현상을 발견했다. 이렇게 유입된 단백질들은 뇌 속 미세아교세포 활성화, 신경염증을 일으키고 결국 신경세포 손상과 운동 장애로 이어졌다.

연구진은 카페인을 투여해 뇌혈관장벽 기능을 강화하거나, 항응고제인 리바록사반을 사용해 해당 단백질의 생성을 억제할 경우, 신경염증과 운동 장애가 유의미하게 개선됨을 입증했다. 이는 뇌혈관 보호 및 특정 혈액 단백질 제어가 소뇌실조증의 새로운 치료 전략이 될 수 있음을 시사한다.
김상룡 교수는 “이번 연구는 소뇌실조증의 악화가 뇌혈관장벽 이상 및 혈액 유래 단백질 축적과 밀접한 관련이 있음을 보여준 사례”라며, “향후 소뇌실조증과 연관된 조기 진단을 위한 바이오마커 활용 및 예방적 치료법 구축에 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 창의도전연구 및 글로벌기초연구실 사업의 지원으로 수행됐으며, 면역학 및 신경과학 분야의 국제학술지인 ‘저널 오브 뉴로인플라메이션(Journal of Neuroinflammation; IF = 10.1)’에 4월 16일 게재됐다.

*Title of original paper: Therapeutic targeting of blood-derived protein infiltration to modulate neuroinflammation in cerebellar ataxia

*Abstract
Neuroinflammation is one of the key drivers of spinocerebellar ataxia type 2 (SCA2), yet the role of prothrombin-derived proteins in its pathogenesis remains unclear. Here, we show that prothrombin-derived proteins, thrombin and prothrombin kringle-2 (pKr-2), are elevated in the plasma of patients with cerebellar ataxia (CA) and in the cerebellum of SCA2 mice. Intervention strategies, reinforcing the blood–brain barrier (BBB) with caffeine administration and inhibiting thrombin/pKr-2 production through oral administration of rivaroxaban, attenuated cerebellar infiltration of prothrombin-derived proteins, neuroinflammation, and motor deficits in SCA2 mice, whereas pKr-2 upregulation exacerbated neuronal damage and behavioral impairments. These findings reveal a distinct peripheral proteomic signature linked to a cerebellar pathogenic pathway and suggest that limiting the entry of prothrombin-derived proteins into the cerebellum may represent a critical therapeutic approach in CA.

*Journal: Journal of Neuroinflammation
*Web Link: https://link.springer.com/article/10.1186/s12974-026-03811-5

<사진 왼쪽부터 김상룡 교수, 김세환 박사, 연구 전체 모식도>