뇌연구원, 알츠하이머 진행 ‘신호 모듈’ 발견…조기진단·치료표적 개발 속도

- 뇌 7개 영역 분석으로 기존 나열식 연구 한계 극복

알츠하이머 환자.[게티이미지뱅크]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 알츠하이머(치매) 조기진단을 가능케 할 연구성과를 내놨다.

한국뇌연구원(KBRI)은 퇴행성뇌질환 연구그룹 윤종혁 박사 연구팀이 단백체와 신경전달물질 정보를 통합 분석해 알츠하이머(치매) 초기 진행에 따른 뇌 부위별 ‘분자 신호 회로도’를 규명했다고 18일 밝혔다. 이번 연구는 알츠하이머 조기진단 바이오마커 발굴 및 차세대 치료 표적 개발을 위한 핵심 연구 플랫폼으로 활용될 가능성이 높을 것으로 기대된다.

알츠하이머는 타우 단백질의 이상 축적을 비롯해 도파민·세로토닌 등 다양한 신경전달물질 시스템의 이상이 복합적으로 얽혀 발생하는 질환이다. 전 세계적으로 약 1000만명이 앓고 있는 대표적 난치성 질환이다. 최근에는 20~30대 젊은 충에서도 환자 발생이 늘어나고 있는 추세다.

하지만 기존 연구는 특정 단백질이나 개별 신경전달물질의 변화에만 집중, 이들이 뇌의 각 영역에서 어떻게 유기적으로 연결되어 질환을 진행하는지에 대한 통합적 이해는 여전히 부족한 상황이었다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하고자 ‘통합 멀티오믹스 분석 전략’을 도입했다. 알츠하이머 타우 병증 모델 마우스를 활용해 해마와 대뇌피질을 포함한 뇌 전체 7개 주요 영역에 대한 정량적 단백체 분석과 신경전달물질 프로파일링을 동시에 수행했다. 이어 최신 데이터 분석 기술을 적용해, 단백질 신호전달 네트워크와 신경전달물질 농도 변화 사이의 기능적 연결 고리인 신규 ‘신호 모듈(Signaling Module)’을 도출해냈다.

이번 연구를 수행한 한국뇌연구원 연구진. 조은지(왼쪽부터), 이슬아, 윤종혁 박사.[한국뇌연구원 제공]

분석 결과, 알츠하이머가 진행됨에 따라 도파민 및 세로토닌 관련 신호 모듈이 뇌 영역별로 특이하게 변화한다는 사실이 관찰됐다. 특히 해마와 소뇌에서는 이들 신경전달물질의 농도 변화가 특정 단백질 신호전달 네트워크와 밀접하게 연동되어 질환 진행에 관여하고 있음을 발견하고, 과학적으로 입증했다. 이는 알츠하이머의 복합적인 병태생리를 개별 분자 수준을 넘어, 뇌 부위별 ‘분자 회로도’ 수준에서 규명한 성과다.

윤종혁 박사는 “통합 멀티오믹스 분석 전략은 AD 뿐만 아니라 파킨슨병, 루게릭병 등 다양한 퇴행성 뇌질환의 진행 기전을 연구하는 데에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”면서 “앞으로도 통합 멀티오믹스 기술을 기반으로 뇌질환의 새로운 진단 및 치료 전략 개발에 기여하겠다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘Molecular & Cellular Proteomics’ 최신호에 게재됐다.