KIST 치매DTC융합연구단, 타우 단백질 초기 관찰 동물모델 개발
타우 응집 초기 올리고머 단계부터 정량적 관찰 가능

KIST 치매DTC융합연구단이 치매 유발 원인으로 알려진 타우 단백질을 응집초기부터 관찰할 수 있는 동물모델을 개발했다. 타우-BiFC 생쥐모델의 뇌에서 노화에 따른 타우 응집 정도 모니터링.<사진= KIST>
KIST 치매DTC융합연구단이 치매 유발 원인으로 알려진 타우 단백질을 응집초기부터 관찰할 수 있는 동물모델을 개발했다. 타우-BiFC 생쥐모델의 뇌에서 노화에 따른 타우 응집 정도 모니터링.<사진= KIST>
퇴행성 뇌질환으로 알려진 치매 원인 물질을 초기 단계부터 관찰할 수 있는 동물모델을 개발, 표적 치료의 가능성이 제시됐다.

KIST(원장 직무대행 윤석진)는 치매DTC융합연구단의 김윤경, 임성수 박사 연구팀이 치매 유발 원인으로 알려진 타우 단백질을 응집 초기단계부터 관찰할 수 있는 동물모델을 개발했다고 21일 밝혔다.

가장 많은 알츠하이머성 치매는 뇌속 베타-아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 응집되는 것이 주요 원인으로 여겨진다. 하지만 베타-아밀로이드의 응집은 뇌 기능이 손상되는데 길게는 10년 이상이 걸리기도 하고 병변이 나타나지 않을 때도 있어 타우 단백질이 치매의 새로운 표적으로 부상하고 있다.

타우 단백질이 응집되기 시작하면 단백질이 뭉친 모습인 올리고머 형태가 된다. 타우 단백질은 신경세포에서 주로 발현되는 미세소관 결합 단백질로 미세소관을 안정화 시키는 역할을 한다. 하지만 병리학적 환경에서는 미세소관에서 떨어져 나와 변형과정을 거치면서 비이상적으로 변화된다. 이는 신경세포 독성을 일으키고 알츠하이머성 치매를 비롯한 다양한 퇴행성 뇌 질환을 전이시키는 매개체로 작용한다. 그러나 응집 초기에는 소량으로 타우 올리고머를 구분할 방법이 아직 없다.

연구팀은 세포에서 타우 올리고머 형성을 관찰할 수 있는 플랫폼인 '타우-BiFC(Bimolecular Fluorescence Complementation) 플랫폼'을 기반으로 동물모델로 확장한 '타우-BiFC 생쥐모델'을 개발했다. 이 플랫폼은 신경세포 내에서 타우 단백질이 응집해 올리고머가 형성되면 형광이 켜지는 시스템으로, 타우 응집 초기 올리고머 단계부터 정량적으로 관찰할 수 있다는 장점이 있다.

연구팀은 개발한 '타우-BiFC 생쥐모델'을 통해 단계별로 정량적인 모니터링을 했다. 그 결과 생쥐가 어린 나이일 때는 타우 올리고머가 생성되어도 세포 자체적으로 분해, 제거하는 시스템이 가동하는 것을 확인했다. 하지만 생쥐가 나이들수록 그 기능이 떨어져 응집이 가속되고 신경이 퇴화하는 특성을 볼수 있었다.

김윤경 박사는 "타우-BiFC 생쥐모델은 뇌에 쌓이는 타우 단백질의 초기 응집 단계인 올리고머부터 효과적으로 관찰할 수 있는 신규 플랫폼으로, 외국에서 개발된 생쥐모델에 의존하던 기존의 치매 연구를 탈피할 수 있을 것"이라고 연구 의의를 설명했다.

그는 이어 "신경세포 독성과 전이성을 보이는 타우 응집체의 형성을 파악하고 관찰하는 연구는 알츠하이머성 치매를 포함한 타우 병증의 치료제 개발에 있어 중요한 시작점이라 할 수 있다"고 강조했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원의 미래선도형융합연구단사업과 뇌과학원천기술개발사업 등으로 수행됐다. 연구결과는 신경과학 분야 국제 저널인 'Progress in Neurobiology(IF: 10.65, JCR 분야 상위 4.68%)' 최신 호에 게재됐다. 제1저자는 신슬기 UST 박사과정(KIST), 교신저자는 임성수 선임연구원, 김윤경 책임연구원.

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