국내 연구진 일냈다..치매 유발 핵심과정 세계최초 규명

중증 반응성 별세포에 의한 산화스트레스 원인
세계적 학술지 '네이처 뉴로사이언스' 게재

중증 반응성 별세포에 의한 신경세포 사멸 및 치매 병증 유도 기작 별세포는 독소에 노출되면 반응성 별세포로 기능이 변화하며, 중증 반응성 별세포가 되면 신경세포 사멸을 포함한 치매 병증이 촉진된다. 이 과정에서 진행되는 '모노아민 산화효소'(MAO-B)의 활성 증가 및 과산화수소 생성이 치매 진행에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. [자료=IBS·KIST 제공]

국내 연구진이 뇌 속 중증 반응성 별세포로 인해 치매가 발생하는 기전을 세계 최초로 규명했다. 치매 발생의 상관관계를 입증해 치매 치료의 새 장을 열었다는 평가다.

기초과학연구원 인지 및 사회성 연구단의 이창준 단장, 전희정 선임연구원 연구팀은 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 류훈 단장 연구팀과 함께 반응성 별세포에 의한 신경세포 사멸 및 치매병증 유도 기전을 밝혀냈다. 연구 성과는 저명 학술지 '네이처 뉴로사이언스'에 게재됐다.

치매는 오랜 기간 걸쳐 진행되는 질병으로, 치매 후기 단계에 신경 세포 사멸이 유도되면 치매의 진행을 막을 수 없다. 따라서 신경세포 사멸 전 단계의 원인과 과정을 이해하는 것이 중요하다.

경증 또는 중증 반응성 별세포 연구팀은 새로 개발한 반응성 별세포의 반응성 조절 모델을 통해 뇌의 '경증 반응성 별세포'는 자연적으로 정상 별세포로 회복되는 반면, '중증 반응성 별세포'는 비가역적으로 신경세포를 사멸시키고 치매를 진행시킨다는 사실을 확인했다. [자료=IBS·KIST 제공]

연구진은 뇌가 독성 물질을 분해하는 과정에서 나타나는 반응성 별세포가 치매 초기에서도 나타난다는 사실에 주목했다. 이후 반응성 별세포 중 중증 반응성 별세포가 신경세포의 사멸과 치매를 유도한다는 사실을 실험으로 증명했다.

연구진은 새롭게 개발한 별세포의 반응성 조절 모델을 통해 '경증 반응성 별세포'는 자연적으로 회복되는 반면 '중증 반응성 별세포'는 비가역적으로 신경세포를 사멸시키고 치매를 진행시킨다는 사실을 확인했다.

이에 대한 기전으로, 별세포에 의한 독성 물질 분해 과정에서 활성화된 모노아민 산화효소 B (MAO-B) 단백질과 이로 인해 과량 생성된 활성 산소의 한 종류인 과산화수소가 '중증 반응성 별세포'뿐만 아니라 뇌염증, 질산화 스트레스 등을 유도해 신경세포를 사멸시키는 원리를 규명했다. 이러한 기전은 3차원(3D)으로 구현한 인간 세포 치매 모델과 사후 치매 환자의 뇌에서도 동일하게 관찰됐다.

지난 수년간 치매 치료제 개발은 주로 아밀로이드 독성 물질인 아밀로이드베타가 치매의 원인 물질이라는 가설에 근거해 진행됐다. 하지만 항체치료제 등으로 아밀로이드베타를 제거한 후에도 중증 치매가 지속되는 현상과 아밀로이드베타가 증가해도 치매가 보이지 않는 현상은 설명하기 어려웠다.

(왼쪽부터) IBS 인지 및 사회성 연구단 이창준 단장, KIST 뇌과학연구소 류훈 단장, IBS 전희정 선임연구원 [사진=IBS·KIST 제공]

연구진은 반응성 별세포를 타깃으로 하는 과산화수소 감소만으로 치매 진행이 억제될 수 있음을 확인해 MAO-B 또는 과산화수소를 표적으로 하는 치매의 새로운 진단 및 치료 전략을 세우고 수행할 계획이다.

논문 제 1저자인 전희정 선임연구원은 "뇌의 독성물질과 함께 스트레스, 뇌손상, 바이러스 감염 등에 의한 산화 스트레스 증가로 중증 반응성 별세포가 발생할 수 있는데 이를 막으면 치매의 진행을 차단할 수 있다"고 강조했다.

류훈 단장은 "알츠하이머 치매환자의 뇌에서는 반응성 별세포가 신경세포를 손상시키는 원인으로 작용해 이 반응성 별세포의 비정상적 활성을 제어하는 연구가 중요하다"고 말했다.

이창준 단장은 "지금까지 알츠하이머 치매의 부산물로만 여겼던 반응성 별세포가 신경세포사멸의 주원인임을 새롭게 밝혀서 기쁘고 치매로 고통 받는 환자들에게 조금이라도 도움이 되길 바란다"고 전했다.

'Nature Neuroscience' 논문 커버 사진 [사진=IBS·KIST 제공]

강경주 한경닷컴 기자 qurasoha@hankyung.com

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