한국뇌연구원, 초기 치매환자 신경세포 시냅스 손상 원인 찾아내

3차원 뇌투명화 기술을 이용해 해마 신경세포의 축삭(axon)돌기에 생긴 손상을 가시화한 모습. 한국뇌연구원 제공

최영식 한국뇌연구원 뇌발달질환연구 그룹 책임연구원. 한국뇌연구원 제공

한국뇌연구원이 초기 치매 환자의 신경세포 시냅스 손상 원인을 규명했다. 관련 연구논문은 국제학술지 '신경병리학회보 ' 최신호에 게재됐다.

12일 연구원에 따르면 뇌발달질환연구 그룹의 최영식 책임연구원 팀은 향후 뇌인지 장애 억제·지연 치료제 개발에 도움이 될 초기 치매 환자 신경세포 시냅스 손상 원인을 밝혀냈다.
알츠하이머 치매는 '아미로이드 베타 단백질'이 세포 외부에 쌓여 생성되는 '아밀로이드 플라크'로 인해 뇌 신경세포가 죽으면서 발병한다. 하지만 아밀로이드 플라크가 늘어나기 전 단계에서 초기 치매 환자의 신경세포 시냅스가 손상되는 원인은 여태껏 밝혀지지 않았다.

연구원 최영식 박사 연구팀은 기억을 저장하는 뇌 부위인 '해마'의 신경세포가 어떤 분자 수준 상호작용·영향으로 인해 시냅스 손상이 발생하는지를 연구했다.

신경세포에는 다른 신경세포로 신호를 전달하는 '축삭돌기'가 뻗어있다. 축삭돌기가 다른 신경세포와 연결되는 부위가 '시냅스'다. 시냅스 손상은 이 축삭돌기에서 특이적으로 일어난다. 주로 '엔도좀-리소좀 경로'에 문제가 생겨 세포 바깥으로 보내야 하는 독성 단백질을 제거하지 못해 생긴다.

이에 연구팀은 국내 연구장비 회사인 <주>얼라인드 제네틱스와 공동 개발한 '3차원 뇌 투명화 기술'과 고도화된 '시냅스 단백체 분석 기술'을 이용했다. 이어 신경세포에서 분비해야 하는 소포체가 바깥으로 나가지 못하고 축삭돌기 안에 쌓여 시냅스 손상이 일어난다는 것을 확인했다.

일차섬모(세포의 외부신호를 해석하는 기관)에 문제가 생긴 신경세포가 다른 신경세포에 비해 손상이 빠르다는 사실도 규명했다. 단일세포 수준에서 어떤 신경세포가 알츠하이머 치매에 취약한가를 파악할 수 있게 된 것.

최영식 박사는 "이번 연구를 통해 치매 발병 초기에 뇌 신경세포의 시냅스 손상이 먼저 일어나는 기전을 밝혔다"며 "최근 치매 치료제 등이 효과를 보이고 있으며, 시냅스 손상을 억제하는 약물 개발로 더 효과적인 치료 약물을 개발할 수 있을 것으로 기대된다"고 했다.

이번 연구는 한국뇌연구원 장재명 연구원이 제1저자로 참여했다. 최시웅기자 jet123@yeongnam.com

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