뇌 기억 유지 방식 규명…치매 등 뇌신경 질환 치료 전환점 되나

‘성인의 뇌가 기억을 유지하는 방식’ 연구 결과

이동화 기자 | 기사입력 2021/01/06 [10:13]

뇌 기억 유지 방식 규명…치매 등 뇌신경 질환 치료 전환점 되나

‘성인의 뇌가 기억을 유지하는 방식’ 연구 결과

이동화 기자 | 입력 : 2021/01/06 [10:13]
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▲ 정원석 카이스트(KAIST) 생명과학과 교수 연구팀과 박형주 한국뇌연구원 박사팀이 ‘성인의 뇌가 기억을 유지하는 방식’ 연구 결과를 발표했다. 사진은 정원석 교수의 모습.  © 제공=삼성전자


치매·조현병·자폐증 등 뇌신경 질환 치료에 새로운 전환점이 될 수 있는 연구결과가 발표됐다.

 

정원석 카이스트(KAIST) 생명과학과 교수 연구팀과 박형주 한국뇌연구원 박사팀이 공동으로 실시한 ‘성인의 뇌가 기억을 유지하는 방식’ 연구 결과다. 연구팀은 뇌에서 시냅스가 제거되는 방식을 성인의 뇌에서 규명해냈다.

 

시냅스는 자극과 흥분을 전달하는 신경세포인 뉴런과 뉴런 사이를 연결하고 뇌 안에서 정보를 학습하고 기억하는 역할을 한다. 기존의 시냅스는 기억이 만들어지는 과정에서 사라지고 새로운 시냅스가 형성된다. 하지만 기존의 시냅스가 어떻게 사라지는지, 이런 현상이 기억 형성에 어떤 역할을 하는지에 대해서는 밝혀져 있지 않았었다.

 

연구팀은 뉴런을 둘러싼 신경교세포 중 가장 많은 수를 차지하는 별 아교 세포가 급격한 뇌 발달 시기에 시냅스를 제거한다는 자신들의 기존 연구 결과에서 착안한 연구를 실시했다. 별 아교 세포는 신경 조직을 지지하는 신경 아교를 이루고 있는 세포 중 하나로, 시냅스와 모세혈관에 접촉한 돌기로 신경세포에 영양을 공급하고 대사물질을 운반하거나, 기능을 조절하는 역할을 한다.

 

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▲ 정원석 카이스트(KAIST) 생명과학과 교수 연구팀과 박형주 한국뇌연구원 박사팀이 ‘성인의 뇌가 기억을 유지하는 방식’ 연구 결과를 발표했다. 사진은 별 아교 세포(하얀색)와 미세아교세포(파란색)가 시냅스를 제거하고 있는 모습.  © 제공=삼성전자

 

중추 신경계 조직을 지지하며 신경 아교를 이루고 있는 신경교세포는 뇌에서 뉴런을 도와 뇌 항상성 유지의 역할을 하는데, 별 아교 세포, 미세아교세포, 희소돌기아교세포 등으로 구성된다. 지금까지는 이들 중 미세아교세포가 시냅스를 제거하는 데에 주된 역할을 하는 것으로 알려져 있었다. 미세아교세포는 뇌에서 면역을 담당하며 죽은 세포 제거와 염증 반응 등에 관여한다.

 

이번 연구에서는 성장한 생체의 뇌에서도 미세아교세포보다 별 아교 세포가 더욱 활발하게 시냅스를 제거한다는 사실을 밝혀냈다. 연구는 형광 단백질을 활용한 새로운 분석법으로 진행됐다.

 

연구팀은 미세아교세포를 그대로 유지하고, 별 아교 세포가 시냅스를 제거하지 못하도록 기능을 억제했을 때 뇌에 비정상적인 시냅스가 급격하게 증가한다는 것을 알아냈다. 별 아교 세포에 의한 시냅스 제거 현상이 뇌 신경회로 기능과 기억 형성이 필수적이라는 사실이 밝혀지며 미세아교세포가 시냅스 제거에 주된 역할을 하는 세포일 것이라는 기존 학설이 뒤집힌 것이다.

 

연구팀은 새롭게 발견한 사실을 생쥐를 대상으로 한 실험을 통해 검증했다. 그 결과, 유전자 변형을 통해 별 아교 세포의 시냅스 제거 작용을 억제한 생쥐에서는 불필요한 시냅스가 제거되지 않았다. 또, 새로운 시냅스의 형성에도 문제가 생겼다. 연구팀은 실험을 통해 시냅스 제거와 생성 과정에 별 아교 세포가 끼치는 영향이 뇌의 기억 형성과 유지에 필수적이라는 사실을 생체에서 확인했다.

 

정원석 교수는 “이번 연구를 바탕으로 별 아교 세포가 시냅스를 제거하는 현상을 조절하게 할 수 있다면 자폐증, 조현병, 치매 등 뇌신경 질환 치료에 새로운 전기를 마련할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

 

뇌·인지과학 연구 분야에 새로운 방식을 제시한 이번 연구 결과는 지난해 12월 23일 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.

 

한편, 이번 연구는 삼성미래기술육성사업의 지원으로 이뤄졌다. 삼성미래기술육성사업은 우리나라 과학기술 연구 분야 육성과 지원을 목표로 지난 2013년부터 삼성전자가 1조 5천억 원을 들여 실시하고 있는 연구 지원 공익사업이다. 현재까지 634개 과제에 8천125억 원의 연구비가 지원된 바 있다.

 

[백뉴스(100NEWS)=이동화 기자]

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