한국뇌연구원 뇌발달질환연구그룹 최영식 책임연구원 연구팀이 초기 치매환자의 신경세포 시냅스 손상 원인을 규명했다고 밝혔다.

알츠하이머 치매는 아미로이드 베타 단백질이 세포 외부에 쌓여 만들어지는 아밀로이드 플라크 때문에 뇌의 신경세포가 죽어 발병하는 것으로 알려져 있다. 그러나 아밀로이드 플라크가 늘어나기 전 초기 치매 환자에서 신경세포의 시냅스가 먼저 손상되는 원인은 아직 밝혀지지 않았다.

연구팀은 아밀로이드 베타 단백질이 뇌인지 손상을 일으키기 전 단계에서 기억을 저장하는 뇌 부위인 해마의 신경세포가 어떤 분자 기전으로 시냅스 손상이 일어나는지 연구했다.

신경세포에는 다른 신경세포로 신호를 전달하는 긴 축삭돌기가 뻗어 있으며, 축삭돌기가 다른 신경세포와 연결되는 부위를 시냅스라 한다. 시냅스 손상은 이 축삭돌기에서 특이적으로 일어나며, 주로 엔도좀-리소좀 경로(endo-lysosomal pathway)가 고장 나 세포 바깥으로 내보내야 하는 독성 단백질을 제거하지 못해 일어나는 것으로 알려져 있다. 

연구팀은 국내 연구장비 회사인 ㈜얼라인드 제네틱스와 공동으로 개발한 3차원 뇌투명화 기술과 고도화된 시냅스 단백체 분석 기술을 이용해 신경세포에서 분비해야 하는 소포체가 바깥으로 나가지 못하고 축삭돌기 안에 쌓여 시냅스 손상이 일어나는 것을 확인했다. 

또한, 단일세포전사체 분석 기술 등을 통해 신경세포의 바깥으로 돋아나 세포의 외부신호를 해석하는 일차섬모에 문제가 생긴 신경세포가 다른 신경세포에 비해 민감하게 손상이 빠르게 일어나는 사실을 규명했다.

이는 단일 세포수준에서 어떤 신경세포가 알츠하이머 치매에 취약한가에 대한 신경세포의 선택적인 손상 기전을 제시한다고 볼 수 있다.

최영식 박사는 “이번 연구는 치매 발병 초기에 뇌 신경세포의 시냅스 손상이 먼저 일어나는 기전을 밝힌 점에 의의가 있다”며 “아밀로이드 베타 단백질에 의한 신경세포 축삭돌기 손상을 이해하기 위해 뇌 오가노이드 모델과 타우 섬유화 모델 등을 접목한 다양한 연구들을 진행하고 있으며, 이를 통해 뇌인지 장애를 억제하거나 지연하는 치료제 개발에 도움을 줄 것”이라고 말했다.

또한, “최근 이전보다 개선된 치매 치료제 등이 나와 효과를 보이고 있으며 시냅스 손상을 억제하는 약물 개발로 보다 더 효과적인 치료 약물을 개발할 수 있을 것”이라고 전망했다.

이번 연구결과는 신경병리학회보 'Acta Neuropathologica Communications (IF:7.578%)’에 게재됐다.