Hans Gerhard Creutzfeldt
1920년 독일 의사 한스 크로이츠펠트는 베르타라는 23세 여자 환자에 대해서 보고했습니다. 베르타는 치매가 있으면서 피부가 붉어지는 증상을 보였습니다. 시간이 지나면서 베르타는 걸을 수 없게 되었고, 몸을 떨기 시작했습니다. 그녀는 비명을 지르고, 자신이 사람을 죽였다고 주장하기도 했으며, 미친 듯이 웃곤 했습니다. 이후 열에 시달리던 환자는 혼수상태에 빠져들었다가 결국 사망했습니다. 크로이츠펠트는 그녀의 뇌를 검사하기로 했습니다.
크로이츠펠트는 베르타의 뇌를 얇게 절단해 슬라이드를 만들어 검사했는데, 모든 부위에서 죽은 신경세포가 발견되었습니다. 베르타와 같은 증상을 나타내는 신경 질환은 좁은 부위에 국한된 병변을 보이는 것을 고려할 때 이와 같은 검사 결과는 놀라운 일이었습니다.
Alfons Maria Jakob
같은 해, 독일 신경학자 알폰스 마리아 야코프(Alfons Maria Jakob)는 크로이츠펠트가 베르타에게서 관찰한 내용과 유사한 증상을 나타내는 환자들을 보고했습니다. 그들 역시 보행 능력을 상실했고, 사지에 경련을 일으켰으며, 죽기 전에 치매가 걸렸습니다. 그는 크로이츠펠트와 자신이 같은 병을 봤다고 믿었습니다. 수년 후 신경학자가 야곱의 연구를 검토한 후 이 병을 '크로이츠펠트-야곱병'이라고 명명했습니다.
크로이츠펠트-야곱병은 해면상뇌병증, 즉 뇌 조직에 구멍이 뚫리는 질환의 대명사가 되었습니다. 하지만 의사들은 이 병이 왜 생기는지를 몰랐습니다. 이 환자들은 감염의 증상을 전혀 나타내지 않았기 때문입니다.
칼턴 가이듀섹 Carleton Gajdusek
1976년 파푸아 뉴기니 포레족이 앓던 쿠루병에 대해서 연구한 칼턴 가이듀섹은 노벨상을 수상합니다. 그의 공로는 '완전히 새로운 유형의 감염 병원체'를 발견한 것입니다. 그는 '웃는 죽음'이라는 뜻의 쿠루병이 죽은 사람의 뇌를 먹는 풍습 때문에 생긴다는 것을 밝혀냈습니다. 가이듀섹은 쿠루와 CJD와 같은 해면상 뇌병증은 결국 같은 병원체에 의해서 생긴다고 말했습니다.
티크바 알퍼 Tikvah Alper
1960년 중반, 남아프리카 공화국 출신의 방사선생물학자 티크바 알퍼는 스크래피 병원체에 적외선을 쪼이는 실험을 했습니다. 스크래피는 양의 뇌에 생기는 치명적인 질환으로 쿠루병와 같은 원인으로 생긴다고 알려졌습니다.
티크바 알퍼는 스크래피의 병원체는 방사선에 의해서 파괴되지 않는다는 것을 알아냈습니다. 이는 병원체가 바이러스보다 더 작고 간단하다는 의미였습니다. 또한 병원체는 자외선 아래에서도 활동을 유지했습니다. DNA는 자외선 아래에서 비활성화되기 때문에 이 결과는 병원체가 DNA 없이도 감염력을 가진다는 충격적인 사실을 알려주었습니다.
스탠리 프루시너 Stanley Ben Prusiner
1997년 10월, UC 샌프란시스코의 스탠리 프루시너(Stanley Prusiner) 교수는 노벨상을 받았습니다. 그의 가장 큰 업적은 우해면상뇌증, 즉 광우병과 크로이츠펠트-야곱병, 그리고 양에서 발생하는 스크래피 등을 일으키는 감염 인자가 바이러스나 세균이 아니라 무생물인 단백질이라는 사실을 밝힌 것입니다.
프루시너는 의대를 졸업한 지 얼마 안 된 1972년 한 병원에서 CJD 환자를 본 후로 이 문제에 뛰어들기로 결심했습니다. 그는 스크래피 병원체를 알아내려는 노력의 과정과 방사선으로 이를 파괴할 수 없다는 사실을 보여준 티크바 앨퍼의 연구 성과를 읽고, 감염을 일으키는 원인이 DNA가 아닌 어떤 단백질이라고 확신했습니다.
프루시너는 괴팍한 천재였습니다. 그는 프리온 연구를 통해서 자신과 경쟁하는 사람들을 '파괴하겠다'고 협박했으며, 자신의 연구소에 뛰어난 인재들을 모아놓고 사정없이 몰아붙였습니다.
하지만 동시에 프루시너는 꼼꼼한 화학자였고, 아주 소량의 물질로부터 소량의 물질을 분리해 내는 것이 전문이었습니다. 마침내 1980년대 중반에 그는 5000배 농축된 병원체를 분리해 냈다고 발표했습니다. 그는 자신이 밝히고자 하는 것에 프리온이란 이름을 붙였습니다. 프리온은 단백질을 뜻하는 'protein'에서 pr을, 감염성을 뜻하는 'infectious'에서 i를 따오고, 입자를 뜻하는 접미사-on을 붙여 만들어졌습니다.
Prion: Molecular pathogenesis and imaging correlation
신체의 단백질은 긴 리본 같은 형태로 만들어진 후 기능을 수행하는데 가장 적합한 3차원적 형태가 되도록 꼬입니다. 대부분의 단백질은 오직 한 가지 형태만을 갖습니다. 그러나 프리온 단백질은 두 가지 형태를 띠는데, 한 가지는 정상이지만 다른 하나는 감염성이 있으며 치명적입니다.
일단 첫 번째 비정상 프리온이 나타나면 3차원적 형태가 변해 주위에 있는 정상 프리온 단백질과 결합합니다. 이렇게 되면 정상 프리온이 악성화되어 다시 주위의 정상 프리온 단백질과 결합하며 전신으로 퍼져나갑니다.
변형된 프리온을 포함한 세포는 제 기능을 잃고 죽게 됩니다. 모든 세포가 사멸한 자리는 텅빈 공간만 남게 되므로, 환자의 뇌 조직은 구멍이 숭숭 뚫린 상태가 됩니다.
Imaging findings
CJD 환자의 뇌 MRI에서는 대뇌 피질, 기저핵, 그리고 소뇌가 침범당한 것을 볼 수 있습니다.
Cerebral cortex
대뇌 피질의 침범은 치매증상으로 나타납니다. 전형적으로 insula와 cingulate gyrus, superior frontal gyrus와 midline 주위 cortex를 침범합니다.
Basal ganglia
기저핵에서 특히 caudate와 putamen을 침범해 운동장애를 일으킵니다.
Cerebellum
소뇌의 위축을 동반해 보행장애를 유발합니다.
Treatment
CJD의 확실한 치료법은 알려지지 않았습니다.
푸르시너 박사는 크로이츠펠트-야곱병, 치명적 가족성불면증, 헌팅턴병과 알츠하이머병이 모두 연관되어 있다고 생각합니다. 이 말은 프리온 질환의 치료는 위 질환들의 치료로 사용될 수 있다는 것을 말합니다. 어쩌면 과장된 주장일 수 있습니다. 그렇다는 증거들이 부족하기 때문입니다.
하지만 증거의 부재가 부재의 증거는 아닙니다. 우리는 이 병에 저항할 방법을 찾아낼 것입니다.
Reference
살인단백질 이야기, D.T. 맥스
Triarhou LC. Alfons Maria Jakob (1884-1931), neuropathologist par excellence. Scientific endeavors in Europe and the Americas. Eur Neurol. 2009;61(1):52-8. doi: 10.1159/000175123. Epub 2008 Nov 25. PMID: 19033723.
Imaging of Creutzfeldt-JakobDisease: Imaging Patterns andTheir Differential Diagnosis. RadioGraphics 2017; 37:234–257
크로이츠펠트-야콥병의 확산강조영상: 대뇌피질 및 시간경과에 따른 변화소견을 중심으로. 대한영상의학회지 2010;62:327-333
CHASSEFEYRE, Romain, et al. Endosomal sorting drives the formation of axonal prion protein endoggresomes. Science advances, 2021, 7.52: eabg3693.
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