알츠하이머 치매 연관 유전인자는 우리가 태어날 때부터 보유하고 있음에도, 노년기에 그 병리적 현상이 나타나기 시작한다. 최근 뇌가 노화되었을 때 치매 관련 유전인자가 영향을 미치는 원인에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다.

DGIST 뇌과학과 서진수 교수팀이 알츠하이머 치매의 강력한 위험인자인 APOE4 유전형에 의한 별 아교 세포의 당대사 기능 변화와 그 원인을 밝혔다. 연구팀은 경북대학교 의과대학 이인규 교수팀, 한국한의학연구원 고영훈 박사팀과의 공동연구를 통해 규명한 이번 연구 결과가 향후 알츠하이머 치매 예방 및 치료제 개발에 기여할 것으로 기대하고 있다.
 

▲ dgist 뇌과학과 서진수 교수팀이 연구내용을 논의하고 있다.(dgist 제공)

APOE4 유전형은 치매가 없는 일반인에게는 20% 내외로 발견된다. 하지만 알츠하이머 치매 환자들에게는 50% 이상의 비율로 관찰되면서, 치매 유발의 주요 유전인자 중 하나로 알려져 있다. 이에 알츠하이머 치매 발병과 관련하여 APOE4의 역할에 대한 연구가 다방면으로 이루어지고 있지만, 아직 APOE4 유전형이 노년기에 뇌 기능 저하를 유발하는 이유에 대해서는 그 해답을 찾지 못했다. 

DGIST-경북대학교-한국한의학연구원 공동연구팀은 이를 규명하기 위해 사람으로부터 유래된 만능줄기세포로 별 아교 세포를 제작하고 관련 연구를 수행했다. 

그 결과 APOE4 유전형의 당대사 과정 중 해당과정(산소 없이 포도당을 분해하여 에너지를 얻는 대사 과정)의 비율이 특이적으로 증가하고, 미토콘드리아의 호흡이 감소함을 확인했다. 그리고 이러한 변화가 리소좀 내 콜레스테롤이 축적되어 손상된 미토콘드리아가 적절히 분해가 되지 않기 때문임을 관찰했고, 콜레스테롤의 축적을 해소시키면 리소좀 기능과 미토콘드리아 분해가 정상적으로 이루어지게 됐다.

리소좀은 작은 지질 주머니 안에 각종 가수분해효소들이 들어있는 세포내 소기관으로, 주로 세포내 흡수작용이나 포식작용을 통해 세포내로 들어온 물질들을 분해하는 역할을 수행한다.

DGIST 뇌과학과 서진수 교수는 “뇌 구조 및 기능 발달 과정이 급격하게 일어나는 초기 및 성인기 뇌에서 별 아교 세포는 상대적으로 에너지를 빠르게 공급할 수 있는 해당과정을 많이 활용하지만, 노년기의 뇌는 이보다 효율적인 미토콘드리아 호흡에 더 의존한다”며, “이번 연구로 리소좀 기능 회복을 통해 미토콘드리아의 호흡이 정상적으로 복구됨을 확인할 수 있었는데, 향후 이를 활용한 치료법이 개발되기를 기대한다”고 밝혔다.
 

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부의 중견연구자사업, 뇌과학원천기술개발사업, 한국뇌연구원 기본사업, 한국한의학연구원 기본사업, DGIST 그랜드챌린지 연구혁신프로젝트(P-CoE), 그리고 보건복지부와 과학기술정보통신부의 치매극복연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다. DGIST 뇌과학과 이혜인 석박사통합과정생과 조숙희 박사후연수연구원(現 ㈜일리미스테라퓨틱스 수석매니저)이 제1저자로 참여한 논문은 국제학술지 ‘Cell Reports’에 온라인 게재됐다.

글. 우정남 기자 insight1592@gmail.comz