초기 치매 환자, 시냅스 손상되는 원인 찾았다

한국뇌연구원 "뇌인지 장애 억제·치매 지연 치료제 개발 기대"

한국뇌연구원(원장 서판길)은 초기 치매 환자의 신경세포 시냅스가 손상되는 원인을 규명했다고 12일 밝혔다.

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

한국뇌연구원 뇌발달질환그룹 최영식 박사 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 부위가 시냅스다. 시냅스 손상은 이 축삭돌기에서 일어나며, 주로 엔도좀-리소좀 경로가 고장 나 세포 바깥으로 내보내야 하는 독성 단백질을 제거하지 못해 일어나는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 3차원 뇌투명화 기술을 이용해서 해마 신경세포에 생긴 손상을 가시화했다. (자료=한국뇌연구원)

연구팀은 국내 연구장비 기업 얼라인드제네틱스와 공동 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.

또 단일세포전사체 분석 기술 등을 통해 신경세포의 바깥으로 돋아나 세포의 외부 신호를 해석하는 일차섬모에 문제가 생긴 신경세포가 다른 신경세포에 비해 민감하게 손상이 빠르게 일어나는 사실을 규명했다. 이는 단일 세포수준에서 어떤 신경세포가 알츠하이머 치매에 취약한지를 보여준다.

최영식 박사는 "이번 연구는 치매 발병 초기에 뇌 신경세포의 시냅스 손상이 먼저 일어나는 기전을 밝힌 점에 의의가 있다"며 "시냅스 손상을 억제하는 약물 개발로 보다 더 효과적인 치매 치료 약물을 개발할 수 있을 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 학술지 '신경병리학회보 (Acta Neuropathologica Communications)'에 실렸다. 논문 제목은 Abnormal accumulation of extracellular vesicles in hippocampal dystrophic axons and regulation by the primary cilia in Alzheimer's disease 이다.