빛으로 기억 조절해 'PTSD' 같은 정신질환 치료 길 연다

KAIST, 광유전학 기술 활용해 단백질 역할 규명

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 빛으로 단백질의 활성을 조절하는 광유전학 기술을 개발하고, 과도한 기억 형성을 막아 외상후스트레스장애(PTSD) 발생을 줄일 가능성을 제시했다.

한국과학기술원(KAIST)은 허원도 생명과학과 교수 연구팀이 뇌에서 기억 형성을 조절하는 새로운 메커니즘을 밝혀냈다고 15일 밝혔다.

허원도 KAIST 교수.(사진=KAIST)

연구팀은 다양한 뇌 신경전달물질들에 의해 활성화되는 대표적인 세포내 신호전달분자효소인 PLCβ1 단백질에 집중했다.

우리 뇌는 매일 다양한 경험을 통해 새 기억을 형성하고 소멸시킨다. 기억 형성과정은 해마라는 뇌 부위에서 이뤄지며, 양성적·음성적 신호가 균형을 맞춰 최적의 기억 형성을 유지한다.

그러나 양성 조절 인자가 부족하면 기억 형성에 문제가 생기고, 음성 조절 인자가 손상되면 과도한 기억이 형성된다. 이러한 과도한 기억 형성은 PTSD와 같은 정신질환의 원인이 될 수 있다.

허원도 교수 연구팀은 단백질(PLCβ1)이 해마에서 기억 억제자로 작용해 과도한 기억 형성을 억제하는 역할을 수행해 해마에서 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔다.

연구팀은 해당 단백질을 결핍시킨 실험쥐(마우스)에서 과도한 기억 형성과 공포 반응이 증가하는 것을 발견했다. 반대로 같은 단백질이 과발현하거나 광유전학으로 활성화시키면 과도한 공포 반응이 억제되는 것으로 나타났다. 이 단백질이 기억 형성 초기 단계에서 중요한 역할을 하며, 적절한 기억 형성을 유도한다는 것을 뜻한다.

또 빛으로 제어하는 광유전학 기술을 개발해 해당 단백질의 기능도 조절했다. 빛을 이용해 특정 단백질을 활성화하거나 비활성화해 뇌의 특정 부위에서 일어나는 신경 활동을 제어했다.

연구팀은 해당 단백질이 기억 형성 초기 단계에서 중요한 역할을 한다는 것을 입증해 광유전학 기술이 신경 과학 연구뿐만 아니라 PTSD와 같은 정신질환 원인 규명과 치료를 위한 도구로 쓸 수 있다고 강조했다.

허원도 KAIST 교수는 “단백질이 해마에서 기억 형성 초기 단계에서 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀내고, PTSD와 같은 정신질환의 새로운 치료 가능성을 제시했다”며 “이번 단백질의 기능을 조절해 과도한 공포 기억 형성을 억제할 수 있는 방법을 개발할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴스(Sciences Advances)’에 지난 달 28일자 온라인판에 게재됐다.

해마 치상회에서 PLCβ1 발현 조절을 통해 관찰된 결과 요약.(자료=KAIST)

강민구 (science1@edaily.co.kr)