빛으로 공포 반응 억제…PTSD 새 치료법 나오나

KAIST 생명과학과 허원도 교수 연구팀

KAIST 허원도 교수 연구팀이 광유전학을 이용해 뇌의 공포 반응을 억제하는 식으로 PTSD를 치료할 수 있는 가능성을 제시했다. 광유전학은 빛을 쪼여 신경세포를 제어하는 기술이다. 사진은 MIT 맥거번 뇌 연구소 연구진이 광유전학 기술로 뉴런을 자극하는 모습./MIT 맥거번 뇌 연구소

한국과학기술원(KAIST) 연구진이 빛으로 단백질 활성을 조절해 외상후스트레스증후군(PTSD) 발생을 줄일 수 있는 기술을 개발했다.

허원도 KAIST 생명과학과 교수 연구진은 뇌에서 기억 형성을 조절하는 새로운 매커니즘을 찾았다고 15일 밝혔다. 광유전학(光遺傳學, optogenetics)을 활용한 기술로 PTSD 치료법의 새로운 가능성을 제시했다는 평가를 받는다. 광유전학은 빛에 반응하는 단백질을 신경세포를 넣어 제어하는 기술이다. 뇌의 특정 뉴런을 빛을 이용해 활성화하거나 비활성화하는 식으로 활용할 수 있다.

인간의 뇌는 매일 새로운 기억을 만들고 소멸시키는 과정을 반복한다. 기억 형성 과정은 해마라는 뇌 부위에서 이뤄지고, 여기에서 양성적 신호와 음성적 신호가 균형을 맞추면서 기억 형성을 유지한다. 이때 양성 조절 인자가 부족하면 기억 형성에 문제가 생기고, 음성 조절 인자가 손상되면 과도한 기억이 만들어진다. PTSD 같은 정신질환의 원인이다.

허 교수 연구팀은 PLCβ1 단백질이 해마에서 기억 억제자로 작용해 과도한 기억 형성을 억제하는 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. PLCβ1 단백질을 없앤 마우스가 과도한 기억 형성과 공포 반응이 증가하는 것을 발견했고, 반대로 이 단백질이 과다하게 발현되거나 활성화하면 공포 반응이 억제됐다.

KAIST 허원도 교수 연구팀이 광유전학 기술을 활용해 단백질의 기억 형성을 억제하는 기술을 개발했다. 해마에서 PLCβ1 발현 조절을 통해 기억 형성을 조절하는 과정./KAIST

연구팀은 빛으로 단백질을 제어하는 광유전학 기술을 개발해 PLCβ1 단백질의 기능을 조절했다. PLCβ1 단백질 결핍 마우스에서 나타나는 과도한 공포 반응은 인간에게서 나타나는 PTSD 증상과 비슷하다. 과도한 기억 형성을 억제해 PTSD 발생을 줄일 가능성을 찾은 셈이다.

허 교수는 이번 연구는 단백질(PLCβ1)이 해마에서 기억 형성 초기 단계에서 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀내고, PTSD와 같은 정신질환의 새로운 치료 가능성을 제시한 것”이라며 “단백질의 기능을 정밀하게 조절함으로써 과도한 공포 기억 형성을 억제할 수 있는 방법을 개발할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

참고 자료

Sciences Advances(2024), DOI : https://doi.org/10.1038/s41592-023-02122-4

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