이정호 KAIST 교수 연구팀, 신경 세포 이동 장애 증상 발생 원리 밝혀

후천적 뇌 돌연변이로 인한 뇌 발달 장애 환자 치료의 실마리가 제시됐다.

KAIST(총장 신성철)는 이정호 의과학대학원 교수 연구팀이 후천적인 뇌 돌연변이로 인한 뇌전증과 자폐증 환자에게 나타나는 신경 세포 이동 장애 증상이 발생하는 원리를 규명했다고 25일 밝혔다.

이정호 교수팀은 이전 연구에서 후천적인 뇌 돌연변이가 뇌전증과 자폐증을 유발할 수 있고, 이 돌연변이로 인해 신경 세포 이동 장애 증상이 발생한다는 사실을 알아낸 바 있다.

하지만 이 신경 세포의 이동 장애가 발생하는 근본적인 원리에 대해서는 알아내지 못했다.

이에 연구팀은 난치성 뇌전증 또는 자폐증과 밀접하게 연관된 대뇌 피질 발달장애 환자의 뇌 조직에서 엠토르(mTOR) 유전자의 후천적인 뇌 돌연변이가 발생한다는 사실을 확인하고, 동물 실험을 통해 대뇌 피질 발달 이상 원리를 연구했다.

그 결과 이 유전자 돌연변이를 가진 신경 세포에서 세포 소기관인 일차 섬모의 생성 기능이 망가져 있고, 이것이 환자에게서 발견되는 신경 세포 이동 장애의 원리라는 것을 알아냈다.

엠토르(mTOR) 유전자가 OFD1이라는 단백질을 적절하게 제거하는 역할을 수행해야 하지만 엠토르(mTOR)에 돌연변이가 발생함으로써 OFD1 단백질이 과하게 축적됐고 그것이 신경 세포 이동의 장애 현상으로 이어진 것이다.

연구팀은 돌연변이를 가진 신경 세포에서 과하게 축적돼 일차 섬모 생성을 방해하는 역할인 OFD1 단백질의 발현을 억제시킴으로써 일차 섬모의 생성을 회복시켰다. 이를 통해 신경 세포의 이동을 정상 수준으로 되돌렸다.

연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 후천적 뇌 돌연변이로 인한 뇌 발달 장애 환자의 새로운 치료제 개발을 위한 후속 연구를 진행 중이다.  

1저자인 박상민 석박사통합과정은 "후천적 뇌 돌연 변이로 인한 뇌 발달 장애 환자에서 관찰되는 대표적 증상인 신경 세포 이동 결함이 그동안 주목받지 않았던 일차 섬모라는 세포소기관의 생성으로 설명할 수 있다는 점을 발견했다"고 말했다.

이번 연구는 서경배 과학재단, 보건복지부 세계선도 의생명과학자 육성 사업, 질병중심 중개 중점 연구 사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 신경생물학 분야 국제 학술지 '뉴런(Neuron)'에 지난 21일자로 게재됐다.

일차섬모 생성을 회복시킨 대뇌 피질 발달 장애 동물 모델에서 신경 세포의 이동이 정상 수준으로 돌아온다.<자료=KAIST 제공>
일차섬모 생성을 회복시킨 대뇌 피질 발달 장애 동물 모델에서 신경 세포의 이동이 정상 수준으로 돌아온다.<자료=KAIST 제공>
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