한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 정인경 교수와 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단 정원석 부연구단장 공동 연구팀은 최근 알츠하이머병 등 뇌 질환에 대한 개인의 취약성을 결정하는 뇌 속 별세포의 유전자를 처음으로 확인했다고 밝혔다.
알츠하이머병은 치매를 일으키는 신경 퇴행성 뇌 질환이다.
어릴 때는 유전적 차이가 별다른 영향을 주지 않지만, 성인이 된 이후 어떤 사람은 왜 알츠하이머 발병 위험이 큰지는 신경과학 분야에서 오랜 난제였다.
별세포는 신경세포의 대사 지원, 시냅스(신경세포 연접 부위) 조절, 혈관-뇌 장벽 유지 등 역할을 한다.
연구팀은 별세포 발달 과정에서 'NR3C1'(Glucocorticoid Receptor)라는 유전자가 성인기 뇌 면역 반응에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.
쥐 실험을 통해 뇌 속 별세포가 자라나는 과정에서 55개의 중요한 유전자 조절 단백질(전사인자)을 찾아냈고, 그중에서도 NR3C1이라는 유전자가 초기 뇌 발달 단계에서 일종의 '면역 스위치' 역할을 한다는 것을 확인했다.
NR3C1은 초기 발달 단계에서 면역 관련 유전자들을 후성유전적으로 억제함으로써, 성인이 된 이후에도 뇌 면역 반응이 과도하게 활성화되지 않도록 조절한다.
해당 유전자가 없어도 어릴 때는 뇌 발달에 문제가 생기지 않았으나, 성인이 된 뒤 뇌에 자가면역성 질환(몸의 면역체계가 스스로를 공격하는 병)을 일으키면 NR3C1이 없는 경우 뇌가 과도하게 염증 반응을 일으키는 것으로 나타났다.
연구팀은 쥐의 별세포 발달 과정을 배아단계부터 성체 분화과정까지 세분화한 뒤 3차원 게놈(한 개체의 유전 정보 총합) 구조 분석을 통해 NR3C1 유전자를 찾아냈다.
정인경 교수는 "별아교세포 발달의 특정 시기가 성인기와 노년기 뇌 질환의 취약성을 좌우할 수 있음을 보여줬다"며 "게놈 3차원 구조 기반 연구는 다발성경화증 등 다른 면역성 뇌 질환의 발병 원리를 이해하는 데도 기여할 것"이라고 말했다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 지난 22일 자 온라인판에 실렸다.
