"뇌졸중 후 신경세포 죽이는 경로 찾았다"…원인 규명에 치료 단서까지[과학을읽다]

과산화수소→별세포 콜라겐→신경세포 사멸…영장류서 기능 회복 가능성 확인

뇌졸중 이후 신경세포가 연쇄적으로 사멸하는 핵심 경로가 국내 연구진에 의해 규명됐다. 기초 연구부터 신약 후보 검증까지 이어지는 중개 연구 성과로, 결과는 28일(한국시간) 국제학술지 '셀 메타볼리즘(Cell Metabolism)'에 게재됐다.

기초과학연구원(IBS)은 이창준 기억 및 교세포 연구단장 연구팀과 을지대학교 공동연구진은 허혈성 뇌졸중 발생 시 과도하게 생성되는 과산화수소(H₂O₂)가 별세포를 자극해 콜라겐을 만들고, 이 과정이 신경세포 사멸로 이어진다는 사실을 규명했다고 밝혔다.

뇌졸중 원숭이에 KDS12025 투여 결과 운동기능 완전 회복. 뇌졸중 원숭이 모델에 연구진이 개발한 신약후보물질 KDS12025를 투여한 결과, 일주일 만에 운동장애가 완전히 회복되었다. 과일을 집어먹는 실험에서 뇌졸중 원숭이는 운동장애로 움직일 수 없었지만, KDS12025로 치료한 원숭이는 10번 모두 성공했다. 연구진 제공

뇌졸중은 뇌혈관이 막히거나 터지면서 발생하는 대표적 중증 질환으로, 손상 이후에도 신경세포가 계속 죽어가며 후유증이 악화되는 특징이 있다. 그동안 별세포는 손상 부위를 보호하는 '교세포 장벽'을 형성하는 역할로 알려져 있었지만, 이 장벽이 오히려 신경세포 사멸을 유도할 수 있다는 점은 명확히 밝혀지지 않았다.

'보호막'이 독이 됐다…과산화수소가 촉발한 연쇄 반응

연구팀은 뇌졸중 직후 활성산소의 일종인 과산화수소가 급격히 증가하고, 이 신호가 별세포를 자극한다는 점에 주목했다. 자극을 받은 별세포는 1형 콜라겐을 생성하고, 이 콜라겐이 쌓이며 형성된 교세포 장벽이 신경세포를 둘러싸 사멸을 유도하는 것으로 나타났다. 즉 '과산화수소→콜라겐 생성→신경세포 사멸'로 이어지는 병리 경로가 확인된 것이다.

허혈성 뇌졸중에서 별세포의 1형 콜라겐 생성 및 신경세포 사멸 모식도. 허혈성 손상 이후 과산화수소 증가로 별세포가 활성화되며 콜라겐을 생성해 신경세포 사멸을 유도하는 것으로 나타났다. 연구진은 과산화수소를 제거하거나 콜라겐 생성을 억제하면 신경 손상과 운동 기능 저하를 완화할 수 있음을 영장류 모델에서 확인했다. 연구진 제공

연구진은 이 경로를 차단하면 치료 효과가 나타나는지도 검증했다. 자체 개발한 신약 후보물질 'KDS12025'를 마우스 모델에 투여한 결과, 콜라겐 생성과 신경세포 사멸이 크게 줄었고 저하됐던 운동 기능도 회복되는 양상을 보였다. 특히 뇌졸중 발생 이후 일정 시간이 지난 뒤 투여해도 기능 개선이 나타나 치료 개입 가능 시점을 넓힐 수 있음을 시사했다.

영장류 모델에서도 유사한 결과가 확인됐다. 해당 물질을 투여한 개체에서는 병변 크기가 감소하고 마비됐던 손 기능이 회복되는 등 운동 기능 개선 가능성이 관찰됐다. 다만 연구진은 전임상 단계 결과인 만큼 실제 임상 적용까지는 추가 검증이 필요하다고 설명했다.

공동 교신저자인 이보영 IBS 연구위원은 "별세포에서 활성산소에 의해 콜라겐이 생성되는 기전을 분자 수준에서 규명했다"며 "뇌졸중뿐 아니라 치매, 파킨슨병 등 퇴행성 뇌질환 연구에도 중요한 단서가 될 것"이라고 말했다. 다른 교신저자인 유승준 을지대학교 교수는 "영장류 모델에서 치료 효과를 확인한 만큼 향후 임상 연구로 이어질 가능성이 있다"고 밝혔다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr