퇴행성 뇌질환 초기 치료 가능성 모델 제시

DGIST(총장 국양) 뇌·인지과학전공 이성배 교수 연구팀은 루게릭병과 전두측두엽성 치매 등 다양한 퇴행성 뇌질환의 발병에 기여하는 TDP-43 단백질의 신경 세포 내 이동을 제어하는 핵심 조절기전을 새롭게 규명했다.

서울대학교 생명과학부 황대희 교수 연구팀과 공동으로 진행한 이번 연구는 루게릭병과 전두측두엽성 치매의 초기 단계에 효과적인 치료제 개발을 위한 가능성을 열어 줄 것으로 기대된다.

‘루게릭병’이라 불리는 근위축성 측삭경화증은 아직도 정확한 병리기전 규명과 치료제 개발이 진행되지 못했다.

운동신경 세포의 특이적인 손상과 더불어 루게릭병의 대표적인 병리적 특징으로 알려진 것은 운동 신경 세포의 핵에 주로 존재하는 TDP-43 단백질이 상황에 따라 비정상적으로 세포질로 이동해 축적되는 현상인데, 이는 루게릭병 외에도 전두측두엽성 치매, 알츠하이머성 치매, 헌팅턴병, 파킨슨병처럼 다양한 퇴행성 뇌질환 환자에게서도 발견된다.

이에 이성배 교수와 황대희 교수 공동연구팀은 신경세포에서 TDP-43 단백질이 핵과 세포질 사이에서 이동하는 것을 조절하는 생리적 프로그램에 대한 연구를 진행했다.

그 결과 세포내 칼슘-칼페인-임포틴으로 연계되어 있는 신호 전달계가 관여해, 정상 상황에서 세포환경이 변화하면 TDP-43 단백질의 세포내 위치가 세포질과 핵 사이에서 변화하는 것을 밝혀냈다.

특히 이번 연구를 통해 질병 진행상황에 따라 세포내 ‘칼슘-칼페인-임포틴 신호 전달계’를 적절히 조절하면 루게릭병 동물 모델의 운동성을 상당히 회복시킬 수 있단 사실도 확인할 수 있었다.

따라서 공동연구팀은 TDP-43 단백질이 신경 세포의 세포질 내에서 비정상적으로 응집해 독성화되기 전인 질병의 초기단계에 선제적으로 TDP-43 단백질의 이동을 제어해 퇴행성 뇌질환의 병증 억제가 가능할 수 있다는 새로운 치료전략을 제시했다.

이성배 교수는 “이번 연구는 대표적인 퇴행성 뇌질환 유발 단백질인 TDP-43의 세포내 이동을 제어하는 세포의 내재적 프로그램을 규명한 것”이라며 “향후 루게릭병 등 TDP-43 단백질이 관여하는 여러 퇴행성 뇌질환들에 대해 새로운 전략에 기반한 치료제 개발이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 DGIST 뇌·인지과학전공 박정향 학생, 정창근 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 연구결과는 생명과학 분야 학술지 ‘eLife’ 온라인 판에 지난달 11일 게재됐으며, 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구실(BRL) 지원사업의 성과다.