DMSO 투여된 근위축성 측삭경화증 SOD1-G93A 형질 변환 마우스 모델에서의 근육 기능과 생존 기간 증가 효과

DMSO Improves Motor Function and Survival in the Transgenic SOD1-G93AMouse Model of Amyotrophic Lateral Sclerosis

DMSO (dimethyl sulfoxide)는 친유성 화합물을 용해하는 성질과 뇌혈관장벽(Blood-brain barrier)을 투과하는 화학적 특성으로 인해 근위축성 측삭경화증(amyotrophic lateral sclerosis) 등의 퇴행성 뇌신경질환을 타겟으로 하는 전임상 연구에서 용매로 널리 활용되고 있다. 그러나 DMSO를 활용한 연구 결과에 대하여 본 물질에 대한 생화학적 효과는 간과되고 있다. 본 연구에서는 근위축성 측삭경화증의 질환동물 모델인 SOD1-G93A형질 전환 마우스에 5% DMSO를 장기간 경구 투여하여 질병 표현형에 미치는 영향을 생존기간을 포함하여 신경학적, 기능학적, 조직학적으로 분석하였다. DMSO를 투여한 SOD1-G93A 동물군에서 DMSO 비투여군 보다 생존 기간과, 로타로드와 악력 측정으로 평가한 근육 기능이 유의미하게 증가했고, neurological score 가 감소했다. 반면, DMSO 투여군에서 DMSO 비투여군 대비하여 척수 운동 신경 세포와 신경근접합부가 보존되지 않았다. DMSO 투여는 SOD1-G93A형질 전환 마우스의 운동 신경 세포의 조직학적 영향을 미치지 않았지만, 신경 증상 완화와 생존 기간 등 개선된 마우스의 quality of life을 확인하였다. 본 연구 결과, DMSO를 이용한 퇴행성 뇌 질환 전임상 연구 및 후보 약물 효능 평가 시 DMSO의 생화학적 특성에 대한 종합적인 고려가 필요한 것으로 보인다.

Dimethyl sulfoxide (DMSO) is commonly used as control or vehicle solvent in preclinical research of neurodegenerative diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) due to its ability to dissolve lipophilic compounds and cross the blood brain barrier. However, the biochemical effects of DMSO on the outcomes of preclinical research are often overlooked. In the present study, we investigated whether the long-term oral administration of 5% DMSO affects the neurological, functional, and histological disease phenotype of the copper/zinc superoxide dismutase glycine 93 to alanine mutation (SOD1-G93A) mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. SOD1-G93A transgenic mice showed shortened survival time and reduced motor function. We found that administration with DMSO led to increased mean survival time, reduced neurological scores, and improved motor performance tested using the rotarod and grip strength tests. On the other hand, DMSO treatment did not attenuate motor neuron loss in the spinal cord and denervation of neuromuscular junctions in the skeletal muscle. These results suggest that DMSO administration could improve the quality of life of the SOD1-G93A mouse model of ALS without affecting motor neuron denervation. In conclusion, the use of DMSO as control or vehicle solvent in preclinical research may affect the behavioral outcomes in the SOD1-G93A mouse model. The effect of the vehicle should be thoroughly considered when interpreting therapeutic efficacy of candidate drugs in preclinical research.