알츠하이머 환자 뇌 슈퍼컴으로 들여다봤다..발병원리 확인

"후천적 뇌 돌연변이와의 연관성 규명"..국제 학술지 논문

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 국내 연구진이 슈퍼컴퓨터를 활용한 연구를 통해 알츠하이머의 발병 원리를 밝혀냈다.

16일 한국과학기술원(KAIST)에 따르면 이정호 의과학대학원 교수와 유석종 한국과학기술정보연구원(KISTI) 박사 공동 연구팀은 후천적 뇌 돌연변이가 알츠하이머로 이어질 수 있다는 이론을 제시했다.

알츠하이머병은 치매를 일으키는 신경 퇴행성 질환이다. 65세 이상 노인에게서 주로 생긴다.

40∼50대 알츠하이머 환자도 있기는 하나, 대체로 고령일수록 발병 위험이 커지는 특징을 보인다.

기존 알츠하이머병 유전체 연구는 환자 말초 조직인 혈액을 이용해 전장 유전체 연관분석(Genome-wide association study)을 하는 방식으로 진행했다.

또는 가족력 있는 환자한테서 발견된 일부 유전자에 대한 패널을 분석하기도 했다.

KAIST·KISTI 공동 연구팀은 산발성 알츠하이머병 환자 뇌 중 내후각피질(entorhinal cortex)에서 신경섬유 다발이 공통으로 나타나는 현상에 주목했다.

이를 제대로 알아보기 위해 사후 뇌 조직을 확보했다. 알츠하이머병 환자와 정상인 해마 형성체 부위를 레이저 현미 해부법을 통해 정밀하게 오려냈다.

고심도 전장 엑솜 분석(Deep whole-exome sequencing) 자료를 만드는 한편 체성(체세포) 유전변이 분석에 특화한 기술도 독자적으로 구축했다.

엑솜은 유전자를 구성하는 엑손(exon)의 집합이다. 인간의 경우 엑솜 크기가 전체 유전체 길이의 약 1％ 정도에 불과할 정도로 작지만, 엑솜에 발생한 돌연변이가 질환으로 이어지기 때문에 중요하다.

약 20TB(테라바이트)의 방대한 유전체 빅데이터 분석은 국가 슈퍼컴퓨터 5호기 '누리온'에게 맡겼다.

새 방법론을 통해 연구진은 알츠하이머병 환자 뇌에서 후천적 체성 유전변이 존재를 체계적으로 규명했다.

돌연변이원(Mutation Signature) 분석 결과 알츠하이머 뇌 체성 유전변이 22.2％는 과활성 산소에 따른 DNA 손상 때문에 나타났다.

26.9％의 알츠하이머 환자 뇌에서는 유전변이가 타우 단백질 과인산화 경로에 누적된 것을 확인했다. 뇌에 쌓인 체성 유전변이가 타우 단백질 과인산화를 통해 알츠하이머 발병에 영향을 줄 수 있다는 결과를 직접적으로 밝힌 셈이다.

KISTI 유석종 박사는 "저빈도 체성 유전변이 분석 파이프라인과 빅데이터 분석으로 알츠하이머병의 새로운 발병 과정을 들여다봤다"며 "신경 퇴행성 뇌 질환 연구 패러다임 전환을 가져올 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구에는 KAIST·KISTI를 비롯해 서울대 의대, 연세대 의대, 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 연구진도 함께 참여했다.

성과를 담은 논문은 12일 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications) 온라인판에 실렸다.

walden@yna.co.kr

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