퇴행성 뇌질환에서 PET의 발전과 임상적 적용 및 최신 동향 [김유경]

퇴행성 뇌질환에서 PET의 발전과 임상적 적용 및 최신 동향

김 유경, 서울특별시 보라매병원 핵의학과

✉Corresponding author: Yu Kyeong Kim, MD. Department of Nuclear Medicine, Seoul National University Boramae Medical Center, 20 Boramae-ro 5-gil, Dongjak-gu, Seoul 07061, Korea. Tel 82-2-870-2581, Fax 82-2-870-2709, yk3181@snu.ac.kr

🧠 퇴행성 뇌질환에서 PET의 발전과 임상적 적용 및 최신 동향

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📑 목차

1. 서론: 치매와 알츠하이머병의 현황
2. 바이오마커와 PET의 역할
   • Aβ, 타우, ATN 프레임워크
3. 아밀로이드 PET 영상 기술 발전
   • 방사성 의약품의 개발과 특징
4. PET 영상 판독 및 정량화
   • 시각적 해석
   • 정량적 분석(Centiloid 스케일)
5. 임상적 평가 및 응용
   • 조기진단, 예후, 치료제 개발
6. 최신 동향 및 한계점
7. 실행 절차 가이드 (연구/임상 적용 프로세스)
8. 참고문헌 & 사이트
9. 태그 검색

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🔎 1. 서론

• 치매 환자 수: 전 세계 약 5천만 명 (2050년 → 1억 5천만 명 예상)
• 국내 현황(65세 이상): 치매 10.3% → 약 84만 명
  • 알츠하이머병 76%, 혈관성 치매 8.6%
  • 전두측두엽치매, 루이소체치매 등 나머지 비중 존재
• 경도인지장애(MCI): 65세 중 약 23% 추정
• 사회적 영향: 고령화 + 의료비 증가 → 국가적 부담 확대

👉 핵심 포인트: 조기 진단 기술이 중요해짐

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🔎 2. 바이오마커와 PET의 역할

• 바이오마커 = 질병을 알 수 있는 생물학적 지표
• 대표적 뇌질환 바이오마커:
  • A (Amyloid, 아밀로이드) → 뇌척수액 Aβ42 / 아밀로이드 PET
  • T (Tau, 타우 단백질) → 뇌척수액 p-tau / 타우 PET
  • N (Neurodegeneration, 신경퇴행) → MRI 위축, FDG-PET 대사저하

🟥 중요: 이를 묶어 ATN 체계라 부름.
➡️ 알츠하이머 진단 기준(NIA-AA)에서 활용됨.

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🔎 3. 아밀로이드 PET 영상 기술 발전

주요 방사성 의약품

• [11C]PIB: 가장 대표적인 표준 약제 (짧은 반감기 단점)
• [18F] 계열: 사용 편의성 ↑
  • [18F]florbetapir (Amyvid™, FDA 승인)
  • [18F]flutemetamol (Vizamyl™)
  • [18F]florbetaben (Neuraceq®)
  • 국내 개발 → [18F]Florapronol (Alzavue®)

🟦 특징: BBB 통과, 아밀로이드 결합 특이성, 영상 대비도 개선

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🔎 4. PET 영상 판독 및 정량화

• 시각적 평가: 전두엽·측두엽·두정엽·후방대상피질 등에서 아밀로이드 집적 관찰
• 정량적 평가 (SUVR & Centiloid)
  • 참조 영역: 소뇌, 백질
  • Centiloid(CL) 스케일:
    • CL 10–12: 신경반 시작
    • CL 25–30: PET 양성
    • CL 50 이상: 알츠하이머 진행

👉 CL 수치가 높을수록 치매 진행 위험도 ↑

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🔎 5. 임상적 평가 및 응용

• 조기 진단: 증상 전 뇌 변화 확인 가능
• 예후 예측: 아밀로이드 축적 수준 → 치매 진행 가능성 추정
• 치료제 개발:
  • PET은 약물 효과 검증의 대리 바이오마커 역할
  • 예: 아밀로이드 억제제 임상시험

🟥 ApoE4 보인자는 아밀로이드 진행이 더 빠름.

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🔎 6. 최신 동향 및 한계

• 동향
  • 차세대 PET 리간드 개발 (예: [18F]fluselenamyl)
  • 다기관 표준화 연구 (Centiloid 프로젝트)
• 한계
  • 고비용
  • 일부 위음성/위양성 가능
  • 정상 노인에서도 65세 이상 20%가 PET 양성

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🛠 7. 실행 절차 가이드 (임상/연구용)

1. 대상자 선별 → 경도인지장애, 치매 의심 환자
2. 검사 전 평가 → 신경심리검사 + MRI
3. PET 추적자 선택 → [18F] 계열 방사성 의약품 사용
4. PET 촬영 → 60–90분 후 영상 확보
5. 영상 해석
   • 시각적 → PET 양성/음성 판독
   • 정량적 → SUVR, Centiloid 계산
6. 임상 적용
   • 조기진단 / 예후 예측 / 임상시험 평가

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📚 8. 참고문헌 & 사이트

• Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI): http://adni.loni.usc.edu
• Global Alzheimer’s Association Interactive Network (GAAIN, Centiloid): http://www.gaain.org/centiloid-project
• Kim YK. Recent advances of PET in degenerative brain disease. PMC9514517, PMID: 36238518

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🔖 9. 태그 검색

#치매 #알츠하이머 #PET영상 #바이오마커 #아밀로이드 #타우단백질 #ATN #신경퇴행성질환 #조기진단 #의학연구

 

 

 

 

 

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🧠 알츠하이머병 진단의 혁신: PET 영상, 바이오마커를 넘어 질병 치료의 길을 열다

알츠하이머병(AD)을 포함한 치매는 고령화와 함께 증가하는 심각한 질병입니다. 최근 의학계는 증상이 나타나기 전 단계에서 뇌의 생물학적 변화를 포착하여 질병을 조기 진단하고 치료하는 데 중점을 두고 있습니다.

이 글은 퇴행성 뇌질환 진단의 핵심 도구인 **양전자방출단층촬영(PET)**의 최신 발전 동향을 소개하고, 특히 알츠하이머병의 핵심 병리 물질인 베타아밀로이드와 타우 단백질 영상화 기술이 어떻게 진단과 치료제 개발의 **새로운 표준(Gold Standard)**으로 자리매김했는지 쉽게 설명합니다.

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🗺️ 목차

1. 치매 진단의 패러다임 변화: ATN 분류 체계의 등장
2. 핵심 바이오마커 영상화: 아밀로이드 PET의 발전
   • 2.1. 개발 배경 및 주요 방사성 의약품
   • 2.2. 영상 판독 및 Centiloid (CL) 정량화
   • 2.3. 임상적 응용 및 치료제 개발에서의 역할
3. 새로운 핵심 병리: 타우 PET의 등장과 임상적 가치
   • 3.1. 1세대와 2세대 추적자 개발의 의의
   • 3.2. 타우병리의 Braak-like Stage 재현 및 예후 예측
   • 3.3. 비알츠하이머성 치매(Tauopathies) 진단
4. PET 영상 검사의 임상 적용 절차
5. 결론 및 요약

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1. 치매 진단의 패러다임 변화: ATN 분류 체계의 등장

과거 치매 진단은 주로 신경심리검사를 통한 인지 기능 저하 '증상'에 의존했습니다. 그러나 최근에는 **뇌의 생물학적 변화(병리)**를 직접 확인하는 방향으로 진단 기준이 혁신적으로 바뀌었습니다.

미국 국립노화연구소-알츠하이머협회(NIA-AA)는 알츠하이머병을 생물학적으로 정의하는 ATN 분류 체계를 도입했습니다.

바이오마커 (생물학적 표지자)	약자	의미 (무엇을 측정하나?)	주요 검사 방법
Amyloid	A	베타아밀로이드 축적 여부	아밀로이드 PET, 뇌척수액(CSF) 검사
Tau	T	비정상 타우 단백질 축적 여부	타우 PET, 뇌척수액(CSF) p-tau 농도
Neurodegeneration	N	뇌신경 세포의 손상/퇴행 정도	FDG PET (뇌 대사 감소), MRI (뇌 위축)

 

용어 설명:

• 베타아밀로이드 (Aβ): 알츠하이머병 환자의 뇌에 쌓이는 **아밀로이드반(Amyloid Plaque)**을 형성하는 단백질.
• 타우 단백질 (Tau): 뇌 신경세포 내에 신경섬유농축제 (NFT) 형태로 응집되는 비정상 단백질.
• FDG PET: 포도당과 유사한 방사성 의약품을 이용해 뇌 세포의 에너지 대사 활동을 측정하는 PET 검사. 알츠하이머병 환자는 특정 영역에서 대사 **저하(Hypometabolism)**를 보입니다.

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2. 핵심 바이오마커 영상화: 아밀로이드 PET의 발전

아밀로이드 PET은 살아있는 환자의 뇌에서 Aβ 침착을 직접 영상화하는 기술입니다. 이는 알츠하이머병 진단에서 가장 핵심적인 증거를 제공하며, 현재 **최적화 표준 (Gold Standard)**으로 인정받고 있습니다.

2.1. 개발 배경 및 주요 방사성 의약품

• 초기 표준: [11C]PIB: 아밀로이드 병리에 대한 높은 친화도와 특이성을 가졌으나, 짧은 반감기([11C])로 인해 사용이 제한적이었습니다.
• 임상 승인된 [18F] 추적자: 긴 반감기의 **[18F]**로 표지되어 임상 현장에서 널리 사용 중인 추적자들입니다. ([18F]florbetapir (Amyvid™), [18F]flutemetamol (Vizamyl™), [18F]florbetaben (Neuraceq®) 등) 이들은 **혈액-뇌 장벽(BBB)**을 통과하여 아밀로이드반에 결합하도록 설계되었습니다.

2.2. 영상 판독 및 Centiloid (CL) 정량화

• 시각적 판독: 뇌 피질의 방사능 섭취 정도를 피질하백질과 비교하여 양성(Aβ 침착 높음) 또는 **음성(Aβ 침착 낮음)**으로 판독합니다.
• Centiloid (CL) 스케일:
  • 목적: 여러 기관 및 다양한 PET 추적자로 얻은 정량적 데이터를 표준화하기 위해 개발된 척도입니다.
  • 원리: 정상 젊은 대조군을 0 CL로, 전형적인 알츠하이머병 환자를 100 CL로 설정하여 모든 데이터를 정규화합니다.
  • 의의: 객관적이고 재현성 높은 데이터를 얻을 수 있으며, 임상시험에서 치료 효과 판정의 핵심 지표로 활용됩니다.

2.3. 임상적 응용 및 치료제 개발에서의 역할

• 예후 예측: 아밀로이드 PET 양성인 인지 정상 노인이나 경도인지장애 환자는 치매로 진행할 위험도가 현저히 높아, 조기 개입의 근거가 됩니다.
• 치료제 임상시험의 필수 지표:
  • 최근 개발되는 질병조절치료제는 아밀로이드 단백질을 표적으로 하므로, 아밀로이드 PET 양성을 환자 선정 기준으로 삼아 치료 효과를 평가합니다.
  • 치료제 임상에서 아밀로이드 집적의 감소는 임상 증상 개선 이전에 약물 효과를 입증하는 대리 바이오마커로 사용되었습니다.
• 신경퇴행 평가 보완: **이중 시점 촬영 (Dual Time-point Imaging)**을 통해 한 번의 검사로 아밀로이드(A) 정보뿐만 아니라, 뇌 대사 감소(N) 정보까지 동시에 얻을 수 있습니다.

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3. 새로운 핵심 병리: 타우 PET의 등장과 임상적 가치

타우 PET은 알츠하이머병의 신경 손상 단계와 임상 증상의 중증도를 더 잘 반영하는 것으로 평가되어 중요성이 커지고 있습니다.

3.1. 1세대와 2세대 추적자 개발의 의의

• 1세대 추적자 ([18F]flortaucipir 등): 타우에 대한 선택적 결합능이 우수했지만, 타우병리와 무관한 부위(기저핵, 맥락총 등)에서 방사성 추적자가 집적되는 타겟 외 결합(Off-target Binding) 문제가 있었습니다.
• 2세대 추적자: 타겟 외 결합을 최소화하여 진단 특이도를 높인 차세대 추적자들이 지속적으로 개발되고 있습니다.

3.2. 타우병리의 Braak-like Stage 재현 및 예후 예측

• 타우병리 진행 단계 확인: 타우 PET 영상은 사후 뇌 조직에서 확인되는 Braak Stage와 매우 높은 상관관계를 보이며, 살아있는 환자에서 질병의 진행 단계를 추정할 수 있습니다.
• 예후 예측: 타우 집적 정도는 인지 기능 저하의 속도 및 임상 증상의 중증도와 밀접하게 연관됩니다. 타우병리가 진행된 환자일수록 인지 기능 및 기능 감소가 더 빠르게 진행되므로, 환자의 예후 예측에 중요한 정보를 제공합니다.
• 아형 분류: 타우 PET의 분포 양상은 알츠하이머병의 다양한 임상 아형(예: 후피질 위축증(PCA), 로고페닉 진행성 실어증(LvPPA))을 구분하는 데 도움이 됩니다.

3.3. 비알츠하이머성 치매(Tauopathies) 진단

타우 PET은 알츠하이머병 외에도 타우 단백질 이상을 특징으로 하는 타우병증 진단에 유용합니다. **진행성핵상마비(PSP)**나 피질-선조체 변성(CBD) 등에서 나타나는 타우병리의 특징적인 분포를 영상화하여 알츠하이머병과의 감별 진단을 돕습니다.

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4. PET 영상 검사의 임상 적용 절차

PET 영상 검사는 고가의 첨단 검사이므로, 임상에서는 다음의 절차와 목적에 따라 시행됩니다.

실행 가능 절차

1. 임상 평가 및 선별 검사:
   • 1단계: 의사의 진찰 및 신경심리검사 (예: CERAD-K)를 통해 인지 기능 손상 정도 및 치매 중증도 평가를 진행합니다.
   • 2단계: MRI 또는 CT를 시행하여 치료 가능한 치매 원인(뇌종양, 수두증, 출혈, 뇌졸중 등)을 배제하고 뇌 위축 정도(신경퇴행, N)를 확인합니다.
2. PET 영상 검사 결정 및 시행:
   • 3단계: 알츠하이머병이 강력히 의심되나 진단이 불분명하거나, 비전형적인 증상으로 감별 진단이 필요한 경우, PET 검사를 결정합니다.
   • 4단계: 환자에게 방사성 추적자 (아밀로이드 또는 타우 추적자)를 정맥 주사하고, 일정 시간 대기 후 PET 스캐너로 뇌 영상을 획득합니다.
3. 결과 판독 및 진단 확정:
   • 5단계: 전문의가 PET 영상을 시각적으로 판독하고, 필요한 경우 Centiloid 등으로 정량화하여 ATN 분류에 따라 생물학적 진단을 내립니다.
   • 6단계: 모든 임상 정보(증상), MRI (구조/N), PET (A/T/N) 정보를 종합하여 최종적인 치매 유형을 진단하고 치료 계획을 수립합니다.

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5. 결론 및 요약

PET 영상 기술은 알츠하이머병 진단의 핵심 축으로 확고히 자리 잡았습니다.

검사 종류	핵심 정보	임상적 의의
아밀로이드 PET	A (Amyloid) 축적 여부	질병의 생물학적 근거 확립 및 조기 진단 표준. 치료제 임상시험의 핵심 지표.
타우 PET	T (Tau) 축적 및 분포	질병의 진행 단계 및 중증도 반영. 예후 예측 및 비알츠하이머성 치매 감별 진단에 유용.
FDG PET / MRI	N (Neurodegeneration) 정도	감별 진단 및 신경퇴행 정도 평가.

 

PET 영상 바이오마커의 발전은 치매를 증상이 아닌 병리 기반으로 정확히 정의하고, 환자별 맞춤형 치료 및 조기 예방 전략을 수립하는 데 결정적인 역할을 하고 있습니다.

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참고문헌 및 참조 사이트

1. 원 논문 정보: 김 유경. "퇴행성 뇌질환에서 PET의 발전과 임상적 적용 및 최신 동향". 대한핵의학회지, 2022. (PMCID: PMC9514517)
   • PMCID: \href{https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9514517/}{PMC9514517}
   • 논문 검색: \href{https://synapse.koreamed.org/pub/search.php?where=author&value=%EA%B9%80%20%EC%9C%A0%EA%B2%BD}{대한핵의학회지 (Kim YK 논문 검색 결과)}
2. NIA-AA Research Framework: Jack CR, et al. NIA-AA Research Framework: toward a biological definition of Alzheimer’s disease. Alzheimers Dement. 2018;14:535–562.

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