냄새로 병을 진단할 수 있을까?

연구자들은 특별히 예민한 코를 가진 여성들이 가진 ‘질병을 냄새로 진단하는 능력’을 재확인 하였다.

냄새는 강력한 시간여행의 문이다. 오래전에 잊어버렸던 기억들의 자세한 부분까지도 생각나게 한다. 인간의 두뇌는 유아기 때부터 온갖 냄새에 대한 도서관을 만들기 시작한다. 유전성 후각과민증(hereditary hyperosmia)인 사람들에겐 이 냄새 보관 창고가 방대하고 아주 세밀할 수 있다. 은퇴한 간호사이며 환자 보호자, 연구자 이면서 동시에 할머니이기도 한 Joy Milne은 어릴 때 이런 초능력을 발견했다. Milne의 할머니-그녀 또한 초능력 후각 소유자 였다-가 각 냄새의 특징을 특정 하도록 훈련시켜 주었다. 간호사로서 Milne는 방대한 병과 냄새에 관한 도서관을 얻게 되었고, 냄새로 병의 증세와 진단 사이의 관계를 알게 되었다. 그녀의 최근 남편이 파킨슨씨 병(Parkinson’s disease, PD)으로 진단받은 후에 10여년 전부터 그의 목에 둘렀던 목도리에서 나던 사향 냄새가 전조 증세 였다는 것을 깨달았고, 다른 PD 환자에게서도 맡을 수 있었다.

Milne는 이제 그녀의 고인이 된 남편의 침대 옆에서 했던, PD의 초기 진단과 치료에 기여하겠다는 약속을 지킬 수 있게 되었다. 그녀는 연구자들을 도와 환자의 피지에 있는 파킨슨씨병에 대한 바이오마커(피하지방샘에서 분비된 지질성분)를 검출하도록 도운 것이다. 이 독특한 물질은 비정상적인 대사과정에서 생기는 부산물이며 흔히 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)로 알려진 물질로 질병의 냄새가 되는 것이다.

이런 초창기 연구에 이어 그녀는 University of Manchaster의 의생물학 연구자인 Drupad Trivedi와   팀을 이루어 PD환자가 증세를 나타내기 오래전부터 발산하는 특유의 냄새를 동정하고자 하였다. 대략 일년에 걸친 시작 단계에서는, 환자들은 체취 변화, 피부 상태 변화, 냄새 감소, 변비, REM 수면 장애(RBD) 등 무관한 것 같은 증세 들이 나타났다. “일반적으로 REM수면기에는 꿈에 따라 움직이지 못하게 몸이 마비되어 있죠. 하지만 일부 사람들은 이런 기작이 없어서 자는 동안에 몸을 심하게 움직입니다. 이런 사람들의 약 70%는 나중에 신경계 질환을 앓게 됩니다.” Trivedi의 말이다. Milne는 그녀의 남편이 보여준 초기 증세로 RBD를 기억한다. “그 이상한 냄새를 알아차렸죠, 하지만 주의를 기울이진 않았어요, 왜냐하면 그는 이미 파킨슨씨병이 악화되기 시작했고 그 냄새가 지배적이었 거든요.”라고 말했다.

Trivedi와 그의 동료들은 RBD환자 개개인이 PD환자나 정상인과 비교하여 특이한 VOC 성분을 갖는지 조사하였고 이를 최근 출판전 원고의 형태로 공개하였다. 이들은 Gas-chromatography와 Mass Spec을 이용하여 분석하였으며 machine learning을 통해 환자의 목덜미 부분을 면봉으로 긁어 얻은 샘플의 VOC를 분석하였다. 이들은 그 결과를 Milne가 냄새로 동정한 냄새부류와 비교하였다. Milne가 처음 RBD환자들의 샘플 냄새를 맡았을 때 “아, 이건 그 베개에서 났던 냄새네.”라고 생각했다.

Trevedi와 그의 동료들에겐 RBD환자의 화학적 특징이 건강한 사람과 PD환자의 중간에 해당하는 대사체들로 구성된 것처럼 보였다. “REM 수면장애(RBD)는 PD와는 확실히 다른 냄새가 났고 우린 모두 놀랐어요..” 라고 Milne가 말했다. Trivedi의 설명에 따르면 “어떤 냄새를 맡고 정확하게 분별한다는 건 대단한 능력입니다. 분석학자의 입장에서 본다면, 이건 정말 민감한 후각으로 동정할 수 있는 휘발성 물질이 지속적으로 나온다는 얘기죠.” 하지만 모든 RBD환자가 PD환자가 되지는 않았음으로, RBD 환자 중에 PD환자로 진행된 경우와 그렇지 않은 경우의 냄새가 어떻게 다른지 더 연구되어야 할 것이다.

이 연구에 직접 참여하지 않은 Illinois Institute of Technology의 의생물학자인 Abhinav Bhushan은“퇴행성 신경질환은 특히 초기에 진단하기가 어렵다. 이 연구에서 초기 파킨슨씨병 환자의 VOC 양상에 측정 가능한 변화가 생긴다는 것을 보여 주었다.” 고 말하며, “민약 이런 초기 진단이 가능하다면 우리는 보다 빨리 진행을 늦추고 병을 치료할 수 있을 겁니다.”라고도 했다.

Milne는 초기 진단에는 보호자들의 역할이 필수적이라고 강조하였다. “보호자로서, 모든 경험의 파편들에 대해 알게 되죠, 초기에 발생하는 일들이요. 베개 냄새 라던가, 셔츠를 빨고 또 빨아야 할 때 특히 목 주위 냄새, 또한 차의 머리 받침대를 갈을 때의 냄새를 기억하는 거죠.” Milne의 냄새의 색조를 감지하고 그려낼 수 있는 특수한 능력은 과거나 미래의 진단과 처방에 밝은 빛을 던져준 것이다.

<이글은 아래의 가사를 번역한 것입니다>

Iris Kulbatski, PhD. Disease scent signatures disclose what the new nose knows. The Scientist Jun 12, 2023.

<그밖에 References>

Milne, J. Experience: I can smell illness in people. October 21, 2022. Accessed June 2, 2023. https://www.theguardian.com/lifeandstyle/2022/oct/21/experience-i-can-smell-illnesses-inpeople

Trivedi DK, Sinclair E, Xu Y, et al. Discovery of volatile biomarkers of Parkinson's disease from sebum. ACS Cent Sci. 2019;5(4):599-606. doi:10.1021/acscentsci.8b00879

Sinclair E, Walton-Doyle C, Sarkar D, et al. Validating differential volatilome profiles in Parkinson's disease. ACS Cent Sci. 2021;7(2):300-306. doi:10.1021/acscentsci.0c01028

Walton-Doyle C, Heim B, Sinclair E, et al. Investigation of volatile metabolites in sebum as prodromal indicators of Parkinson’s disease. bioRxiv. Preprint posted online March 2, 2023

doi:10.1101/2023.03.01.530578

Mantri S, Morley JF. Prodromal and early Parkinson’s disease diagnosis. May, 2018. Accessed June 2, 2023. https://practicalneurology.com/articles/2018-may/prodromal-and-earlyparkinsons-disease-diagnosis

Roguski A, Rayment D, Whone AL, et al. A Neurologist's guide to REM sleep behavior disorder. Front Neurol. 2020;11(610). doi:10.3389/fneur.2020.00610