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국내 연구팀, '성인의 뇌가 기억을 유지하는 방식' 규명...네이처紙 개재

"자폐증, 조현병, 치매 등 뇌 신경질환 치료에 새로운 전기 마련"

배태호 기자 | 기사입력 2021/01/05 [12:58]

국내 연구팀, '성인의 뇌가 기억을 유지하는 방식' 규명...네이처紙 개재

"자폐증, 조현병, 치매 등 뇌 신경질환 치료에 새로운 전기 마련"

배태호 기자 | 입력 : 2021/01/05 [12:58]

▲ 정원석 카이스트 교수 (사진=삼성전자)  © 팝콘뉴스


(팝콘뉴스=배태호 기자) 정원석 카이스트(KAIST) 생명과학과 교수 연구팀이 한국뇌연구원 박형주 박사팀과 함께 '성인의 뇌가 기억을 유지하는 방식'을 밝혔다.

 

지난해 12월 23일 (영국 현지시간) 세계 최상위 국제학술지인 '네이처(Nature)'에 공개된 연구 결과는 지금까지 알려지지 않았던 방식으로 뇌와 인지과학 연구 분야에 새로운 돌파구를 마련했다는 점에서 향후 뇌와 관련한 질환 치료에 새로운 전기를 마련했다는 평가를 받고 있다.

 

신경세포인 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스는 뇌 안에서 정보를 얻고, 기억하는 역할을 담당한다.

 

기억을 형성하는 과정에서 기존의 시냅스는 사라지고, 새로운 시냅스가 생성되는데, 지금까지는 어떻게 기존 시냅스가 사라지는지, 또 시냅스가 사라지는 현상이 뇌의 기억 형성에 어떤 역할을 하는지는 알 지 못했다.

 

정원석 교수 연구팀은 뉴런을 둘러싸고 있는 신경교세포 가운데 가장 수가 많은 '별아교세포'가 뇌가 급격하게 발달하는 시기에 시냅스를 제거한다는 자신들의 기존 연구 결과에 착안해 연구를 진행했다.

 

신경교세포는 뇌에서 뉴런을 도와 뇌 항상성 유지 역할을 수행하는 세포로 '별아교세포', '미세아교세포', '희소돌기아교세포' 등으로 구성돼 있다. 

 

▲ 별아교세포와 미세아교세포, 정원석 카이스트 교수 연구팀은 성인 뇌에서 '미세아교세포'보다 '별아교세포'가 더 활발하게 시냅스를 제거하면거 기억을 유지한다고 연구 결과를 통해 밝혔다 (사진=삼성전자)  © 팝콘뉴스

'별아교세포'는 시냅스와 모세혈관에 접촉해 혈관에서 시냅스로 대사 물질을 운반하거나, 이들의 기능을 조절하는 역할을 한다.

 

또, '미세아교세포'는 뇌에서 면역을 담당하며, 죽은 세포를 제거하거나 염증 반응에 관여한다.

 

현재까지는 이 세포들 중 '미세아교세포'가 시냅스를 제거하는 주된 세포로 알려져 있었다.

 

연구팀은 성장한 생체의 뇌에서도 '미세아교세포'보다 '별아교세포'가 더 활발하게 시냅스를 제거하고 있음을 처음으로 밝혀냈다.

 

형광 단백질을 이용한 획기적인 분석법을 새롭게 도입해 '미세아교세포'를 그대로 둔 채 '별아교세포'가 시냅스를 제거하지 못하도록 기능을 억제했을 때 뇌에 비정상적인 시냅스가 급증하는 것을 발견했다.

 

연구 결과는 '미세아교세포'가 시냅스를 제거하는 주된 세포일 것이라는 기존의 학설을 뒤집고, 별아교세포에 의한 시냅스 제거 현상이 뇌 신경회로의 기능과 기억 형성에 필수적임을 보여준 것이다.

 

연구팀은 생쥐를 대상으로 한 실험을 통해 새롭게 발견한 방식을 검증했다. 

 

그 결과 유전자 변형을 통해 별아교세포의 시냅스 제거 작용을 억제한 생쥐에서는 불필요한 시냅스가 제거되지 않고 또한 새로운 시냅스가 형성되는데 문제가 발생했다. 

 

시냅스가 제거되고 새롭게 형성되는 과정에 별아교세포가 미치는 영향이 뇌가 기억을 형성하고 유지하는데 필수인 것을 생체에서도 확인한 것이다.

 

정원석 교수는 "이번 연구를 바탕으로 '별아교세포'가 시냅스를 제거하는 현상을 조절하게 할 수 있다면 자폐증, 조현병, 치매 등 뇌 신경질환 치료에 새로운 전기를 마련할 수 있을 것" 이라고 밝혔다. 

 

한편 정원석 교수 연구팀은 2017년 6월 삼성미래기술육성사업 과제로 선정돼 연구 지원을 받고 있다.

 

또 박형주 박사팀은 한국연구재단 뇌원천기술개발사업, 한국뇌연구원 기관고유사업 지원을 받고 있다.

 
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