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'뇌 속 청소부' 미세 아교세포 추적, 알츠하이머 치매 치료 길 열리나?

  • 김명수 기자
  • 승인 2019.05.06 17:01
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[김명수 기자] 기초과학연구원(IBS)은 복잡계 자기조립 연구단 장영태 부연구단장 팀이 살아있는 동물 뇌에서 미세 아교세포 활동을 실시간으로 추적 관찰하는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

제현수 싱가포르 듀크 엔유에스의대(DUKE-NUS) 교수·싱가포르 국립바이오이미징컨소시엄 연구진과 함께 이뤄낸 성과다.

연합뉴스에 따르면 뇌세포 중 12%를 차지하는 미세 아교세포는 쓰지 않는 시냅스를 없애 뇌 회로를 효율적으로 만든다.

미세 아교세포 특이적인 형광체 CDr20 선별 원리 [기초과학연구원 제공]
미세 아교세포 특이적인 형광체 CDr20 선별 원리 [기초과학연구원 제공]

뇌에 침투한 병원체나 뇌세포 쓰레기를 처리하는 일종의 청소부 역할이다.

하지만 지나친 미세 아교세포 활동은 알츠하이머병이나 파킨슨병 같은 신경퇴행성질환을 유발하기도 한다.

지금까지 살아있는 동물로부터 미세 아교세포를 살피는 방법은 형질전환 생쥐를 활용하는 것뿐이었다.

유전자조작을 통해 미세 아교세포에 형광 단백질을 발현하는 방식인데, 임상 연구에 적용할 수 없다는 근본적인 한계가 있다.

연구진은 살아있는 일차배양 뇌세포에 염색된 CDr20 사진을 찍은 뒤 미세 아교세포 면역염색 결과와 대조했다. 그 결과 CDr20이 미세 아교세포만을 특이하게 염색한다는 사실을 확인했다. [기초과학연구원 제공]
연구진은 살아있는 일차배양 뇌세포에 염색된 CDr20 사진을 찍은 뒤 미세 아교세포 면역염색 결과와 대조했다. 그 결과 CDr20이 미세 아교세포만을 특이하게 염색한다는 사실을 확인했다. [기초과학연구원 제공]

국제 연구진은 형질전환 없이 간단하게 미세 아교세포를 확인할 수 있는 형광물질을 찾아냈다.

뇌 조직 내 세포 상태와 유사한 뇌세포 배양체를 이용해 다른 세포는 염색하지 않으면서 미세 아교세포만을 선택적으로 염색하는 후보를 선정했다.

그중 세포 선택성이 가장 높은 물질을 'CDr20'(Compound Designation red 20)이라고 이름 붙였다.

알츠하이머병 모델 생쥐를 통해 관찰한 결과 CDr20이 미세 아교세포만 정확하게 염색했다고 연구팀은 설명했다.

알츠하이머 동물모델 뇌의 미세 아교세포를 CDr20으로 관찰한 모습 [기초과학연구원 제공]
알츠하이머 동물모델 뇌의 미세 아교세포를 CDr20으로 관찰한 모습 [기초과학연구원 제공]

어떤 원리로 이런 결과가 나오는지 알아보기 위해 실험을 설계한 연구진은 'Ugt1a7c'라는 유전자 유무에 따라 염색 성능에 차이를 보인다는 사실도 밝혀냈다.

장영태 부연구단장은 "형질전환동물을 사용하지 않고 살아있는 개체의 뇌 속 미세 아교세포를 볼 수 있는 최초의 형광물질을 개발한 것"이라며 "다른 뇌세포에서 발현하지 않는 특별한 효소와 반응해 형광을 내는 물질인 만큼 후속 연구를 통해 궁극적인 뇌 질환 치료제가 만들어지길 바란다"고 말했다.

관련 논문은 지난달 30일 '독일응용화학회지'(Angewandte Chemie International Edition) 온라인판에 실렸다.


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