인지장애 원인유전자 발견.. 치료제 새로운 장

뇌 고삐핵에서만 발현되는 유전자 GNG8
결손생쥐에서 인지장애 확인

인지장애 원인유전자 GNG8을 발현하는 뇌신경세포의 동정

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 우리 뇌에서 학습, 기억, 인지 등의 기능을 담당하는 새로운 뇌 신경회로와 이같은 기능의 장애에 원인이 되는 유전자를 발견했다. 인지, 기억, 신경 등의 퇴행성 질환에 대한 치료제 개발에 기여할 발견이 될 것으로 예상된다.

한국연구재단은 심인섭 경희대학교 의과대학 교수, 김철희 충남대학교 교수 등 공동 연구팀이 인지·발달장애 및 뇌 질환 관련 새로운 원인유전자(GNG8)와 신경회로(고삐핵)를 찾아냈다고 8일 밝혔다. 이번 연구의 성과는 신경과학과 정신의학 분야 국제학술지인 몰레큘러 사이키아트리에 최근 실렸다.

인지장애와 관련한 원인유전자 GNG8 발견

인지장애 원인유전자 GNG8이 제거된 질환모델동물을 이용한 인지기능 행동분석

이 연구팀은 뇌 고삐핵에서 '삼돌이' 유전자가 발현되지 않으면 자폐증으로 이어질 수 있다는 것을 밝힌 바 있다. 삼돌이는 신경계에서 발현되는 사이토카인(신체 방어체계를 조절하는 신호물질) 유전자다. 정신질환, 특히 자폐증 관련 핵심인자로 알려져 있다. 연구팀은 이후 삼돌이가 자폐증을 일으키는 상세한 원리를 찾기 위해 삼돌이처럼 뇌 고삐핵에서 특이적으로 발현되는 새로운 유전자를 찾던 중 인지장애와 관련된 유전자 GNG8을 발굴했다. 뇌 고삐핵은 정서, 혐오, 수면 등 감정조절에 관여하는 부분이며 인지기능과의 관련성은 밝혀지지 않은 상황이다.

연구팀은 발굴한 유전자의 기능을 확인하기 위해 유전자가위 기술로 GNG8 유전자를 없앤 생쥐를 살폈다. 이 결과 인지 장애가 나타나는 것을 확인했다. 수동회피검사와 수중미로검사를 진행해 보니 장기기억과 공간학습에 장애가 나타는 것으로 파악됐다.

아세틸콜린과 그 합성효소의 저하

심인섭 경희대 의과대학 교수(왼쪽부터), 김철희 충남대 생물과학과 교수, 이현주 한국뇌연구원 퇴행성뇌질환연구그룹 연구원

연구팀은 이러한 인지기능 저하가 뇌 고삐핵에서의 아세틸콜린 생성이 감소된 결과라는 것도 밝혔다. GNG8 결손생쥐는 기억과 학습을 조절하는 대표적 신경전달물질인 아세틸콜린과 그 합성효소가 현저히 적게 생성되는 것으로 나타났다. 학습이나기억에 관련된 뇌 시냅스 가소성 지표인 해마의 장기 강화(LTP)도 현저하게 감소됐다. 연구팀은 아세틸콜린 신호전달을 강화시키는 화합물을 투여하자 생쥐의 장기기억 및 공간학습 장애가 회복되는 것도 확인했다.

신경세포간 연결을 돕는 아세틸콜린이 적게 만들어지거나 뇌내 콜린성 신경세포의 수가 줄면 인지기능 저하로 이어진다. 실제 알츠하이머성 치매로 인한 기억력 손상 완화를 위해 아세틸콜린분해효소 저해제가 쓰이고 있다.

연구팀 측은 "이번 연구를 통해 학습과 기억을 담당하는 새로운 뇌 신경회로와 유전자가 밝혀짐에 따라 이를 표적으로 하는 인지, 기억 및 신경퇴행 관련 질환의 치료제 개발 연구의 단초로 활용될 것"이라고 기대했다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr