韓 연구진, “치매 진행막는 열쇠 발굴”…신경세포 살리고 기억력 높였다

- IBS, 알츠하이머 악순환 촉발하는 핵심인자 ‘ERBB4’ 특정
- 아밀로이드 플라크 50% 감소, 신경회로 회복, 인지기능 개선

정원석 기초과학연구원 혈관 연구단 부연구단장(KAIST 생명과학과 부교수)이 연구성과에 대해 설명하고 있다.[과기정통부 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] “환자 본인 뿐만 아니라 가족들까지 고통받는 무서운 질환 치매, 새 치료법 나올까.”

국내 연구진이 기억력과 인지기능을 계속 떨어뜨리는 치매의 악순환을 촉발하는 핵심 스위치를 찾아냈다. 이 스위치 하나를 차단하자 뇌 신경회로가 회복되고 염증과 아밀로이드 플라크까지 크게 줄었다.

과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 혈관 연구단 정원석 부연구단장(KAIST 생명과학과 부교수) 연구팀이 알츠하이머병의 연쇄적인 병리 진행을 촉진하는 핵심 조절인자 ‘ERBB4’를 규명했다고 27일 밝혔다. 이번 연구는 그동안 원인을 알지 못해 치료하기도 어려웠던 신경회로가 파괴되는 연쇄고리를 끊어낼 수 있는 근본적 열쇠를 찾아낸 성과다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.

알츠하이머병 병리를 연결하는 공통 조절 인자로서의 흥분성 신경세포 ERBB4.[과기정통부 제공]

알츠하이머병은 뇌에 아밀로이드 베타(Aβ)가 비정상적으로 쌓이는 대표적 퇴행성 뇌질환이다. 전 세계적으로 약 1000만명이 앓고 있고 최근에는 20~30대 젊은 충에서도 환자 발생이 늘어나고 있는 추세다.

실제 환자의 뇌에서는 아밀로이드 축적뿐 아니라 신경회로 과흥분과 시냅스 소실, 교세포 염증 등이 복합적으로 나타난다. 이 때문에 아밀로이드를 제거하는 치료제가 개발됐지만 인지 기능 개선효과는 제한적으로 나타나는 등 한계가 있다는 지적이 제기돼왔다.

연구팀은 질병 초기부터 나타나는 신경회로와 시냅스의 불균형 현상에 주목했다. 알츠하이머 모델 생쥐의 해마를 분석한 결과 뇌 회로를 자극하는 흥분성 신경세포는 지나치게 활성화된 반면 이를 제어하는 억제성 신경세포의 활성은 크게 떨어졌다.

특히 별아교세포와 미세아교세포가 흥분성 시냅스를 과도하게 제거하면서 신경회로 불균형을 더욱 부추기는 것으로 나타났다.

연구팀이 분자 수준에서 원인을 추적한 결과 ‘ERBB4’ 수용체가 특정 흥분성 신경세포 집단에서 현저하게 증가해 있다는 사실을 확인했다. 이 세포를 ‘초기 반응성 흥분성 신경세포(EREN)’로 명명했다.

이번 연구를 주도한 정원석(오른쪽) IBS 혈관연구단 부연구단장과 이세영 선임연구원.[과기정통부 제공]

유전자 가위 기술로 알츠하이머 모델 생쥐의 흥분성 신경세포에서 ERBB4만 선택적으로 제거하자 과도했던 흥분성 신경세포의 활성이 낮아졌다. 떨어졌던 일부 억제성 신경세포의 활성도 회복됐다.

교세포의 비정상적인 시냅스 제거와 염증 반응 역시 완화됐다. 특히 알츠하이머병의 대표적인 특징인 아밀로이드 플라크의 형성 면적과 수량이 50% 이상 감소했다. 기억력과 공간인지 능력도 크게 개선됐다.

반대로 정상 생쥐의 흥분성 신경세포에 ERBB4를 발현시키자 아밀로이드 플라크가 전혀 없는데도 신경회로 과흥분과 시냅스 불균형, 교세포 염증 등 알츠하이머병과 유사한 변화가 나타났다.

특히 446명의 뇌 조직을 분석한 결과 알츠하이머병 환자의 흥분성 신경세포에서 ERBB4 발현이 유의미하게 증가했다. ERBB4가 많을수록 아밀로이드 플라크 축적이 늘고 인지기능 저하도 심각했다.

정원석 부연구단장은 “이번 연구는 알츠하이머병의 증폭 과정을 다각도에서 이해할 수 있는 새로운 단서”라며 “향후 아밀로이드 베타를 제거하는 치료와 ERBB4를 없애는 병용 치료를 한다면 상당한 효과를 볼 것으로 기대한다”고 말했다.