기억력 되살아났다…알츠하이머 악순환 끊을 ‘핵심 스위치’ 발견

국내 연구진이 알츠하이머병의 증상을 악화시키는 핵심 원인을 규명했다. 원인이 되는 인자를 조절해 질병의 연쇄 반응을 한 번에 막을 수 있는 새로운 치료법 개발에 청신호가 켜졌다.

과학기술정보통신부는 정원석 기초과학연구원(IBS) 혈관 연구단 부연구단장 연구팀이 알츠하이머병 초기에 뇌 신경망을 무너뜨리는 핵심 인자인 ‘ERBB4’ 단백질을 규명했다고 27일 밝혔다.

알츠하이머병은 기억력과 인지기능이 저하되는 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 그동안 학계에서는 뇌에 독성 단백질인 ‘아밀로이드 베타’가 쌓이면 뇌 면역세포들이 과하게 흥분해 신경세포 연결 부위(시냅스)를 없애면서 병이 악화된다고 봤다. 아밀로이드를 제거하는 치료제가 개발되긴 했지만 개선 효과는 제한적이었다. 질병의 진행 과정에서 다른 병리 증상들이 복합적으로 얽혀 아밀로이드를 없애도 뇌 손상을 촉진하는 악순환의 이어졌기 때문이다.

수용체 단백질 ERBB4가 흥분성 신경세포에서 비정상적으로 발현이 증가했을 때 벌어지는 일을 설명하는 이미지. 사진 IBS

연구팀은 알츠하이머 초기, 세포에 영양분을 공급하고 손상된 세포를 제거하는 교세포가 흥분성 신경세포와 억제성 신경세포의 시냅스 중 유독 흥분성 신경세포 시냅스만 과하게 제거하고 있다는 점에 주목했다. 추적해보니 원래 억제성 신경세포에 있어야 할 수용체 단백질 ‘ERBB4’가 흥분성 신경세포에 비정상적으로 늘어나 있었다. 흥분성 신경세포는 새로운 신호를 받아들이고 기억을 형성하는 역할을 한다. 교세포는 늘어난 ERBB4로 과열된 흥분성 신경세포 시냅스를 제거하고, 억제성 신경세포의 시냅스는 그보다 적게 제거하면서 신경회로의 불균형을 일으켰다. 이 과정에서 아밀로이드는 뇌에 더 많이 축적됐다.

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알츠하이머 악화시키는 진범 잡았다

연구팀은 유전자 가위 기술로 알츠하이머병 생쥐의 흥분성 신경세포에서 ERBB4를 제거하는 실험을 수행했다. 그 결과 과열된 신경세포 집단이 안정을 되찾으면서 시냅스 손상과 뇌 염증이 가라앉았다. 뇌에 쌓여 있던 아밀로이드 독성 물질의 양과 면적도 50% 이상 줄어 생쥐의 기억력과 공간 인지 능력이 크게 좋아졌다.

반대로 정상 생쥐의 신경세포에 ERBB4 단백질을 강제로 늘리자 알츠하이머병과 유사한 증상들이 나타났다. 실제 알츠하이머 환자 446명의 뇌 데이터 분석에서도 ERBB4 단백질이 많을수록 질병 진행이 심화돼 인지 기능 저하가 두드러지는 것을 발견했다. ERBB4의 변화가 단순히 알츠하이머병에 동반되는 현상이 아닌, 여러 병리의 연쇄적 진행을 촉진하는 핵심 조절 인자임을 확인한 것이다.

이번 연구를 수행한 IBS 혈관 연구단 이세영 선임연구원(왼쪽)과 정원석 부연구단장. 사진 IBS

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차세대 치료제 길 열리나

이번 연구는 독성 물질 축적이나 염증 등 알츠하이머병의 여러 증상을 따로따로 다루던 기존 방식과 달리, 병을 악화시키는 상위 원인을 찾아내 여러 증상을 동시에 가라앉힐 수 있는 치료 경로를 제시했다는 측면에서 큰 의미가 있다. 연구 논문은 국제학술지 네이처에 27일 0시 게재됐다. 정원석 부연구단장은 “질병 악순환의 핵심 고리를 표적해 복잡·다양한 병리를 동시에 완화하는 새로운 치료 전략 개척에 기여할 것”이라고 말했다.

다만 실제 신약 개발로 이어지려면 해결해야 할 과제도 남아있다. ERBB4는 정상적인 뇌세포 기능 유지에도 필요한 물질이기 때문이다. 김대수 KAIST 뇌인지과학과 교수는 “ERBB4 전신 억제는 위험할 수 있고 뇌세포의 종류를 가려 표적하는 기술이 함께 접목돼야 하는 과제가 남았다”며 “기억을 담당하는 흥분성 뉴런에서만 ERBB4를 정밀하게 억제할 수 있다면 치매를 이른 시기에 막는 길이 열릴 수 있다”고 짚었다.



홍상지([email protected])