"치매 등 성인기 뇌 질환 '취약성' 비밀 밝힐 유전자 규명"

국내 연구진이 치매 등 성인기 뇌 질환의 개인별 취약성을 결정하는 뇌 면역 유전자를 찾아냈다. 이는 퇴행성 뇌 질환을 포함한 다양한 뇌 면역 반응의 원인 규명과 치료 전략의 중요한 단서가 될 것으로 기대된다.

KAIST는 생명과학과 정인경 교수 연구팀과 기초과학연구원(IBS) 혈관 연구단 정원석 부연구단장 겸 KAIST 생명과학과 교수 연구팀이 '별아교세포(astrocyte)' 발달 과정에서 특정 유전자가 성인기 뇌 면역 반응 조절에 핵심 역할을 한다는 사실을 세계 최초로 규명했다고 24일 밝혔다.

(왼쪽부터) 정원석 교수, 박현지 박사과정, 박성완 박사, 정인경 교수. KAIST 제공

공동연구팀은 '3차원 후성유전체 분석 기술(DNA 유전정보의 켜짐·꺼짐 분석 기술)'을 적용해 별아교세포 발달 과정에서의 전사체와 염색질 접근성 그리고 '3차원 게놈 상호작용(DNA가 공간 속에서 어떻게 접히고 서로 만나는지를 보는 기술)'을 통합 분석해 별아교세포가 자라나는 과정에서 55개의 중요한 유전자 조절 단백질(전사인자)을 찾아냈다.

특히 쥐 모델로 뇌와 척수에서 비중이 높은 별아교세포의 발달 시기별 유전자 조절 프로그램을 정밀 분석했을 때 'NR3C1(Glucocorticoid Receptor)' 유전자가 출생 직후 발달단계에서 장기적 면역 반응 억제에 핵심적인 조절자 역할을 한다는 사실을 확인했다.

아기 뇌가 처음 발달할 때 NR3C1이 '가장 중요한 스위치' 역할을 한다는 설명이다. 단 NR3C1이 있고 없고는 영아·유년기 뇌가 발달하는 과정에서 별다른 영향을 주지 않았다. 이와 달리 성인기에 접어들었을 때 NR3C1이 없는 경우에는 뇌에 자가 면역성 질환(몸의 면역체계가 자신의 뇌를 공격하는 병)이 생길 경우 뇌가 과도한 염증 반응을 일으켜 병증을 키우는 원인이 됐다.

이를 토대로 공동연구팀은 NR3C1이 아기 뇌에서 면역 스위치를 미리 켜둘 준비를 하는 엔진 예열 버튼인 '후성유전적 프라이밍(epigenetic priming)' 제어 역할을 하며, 이 덕분에 성인이 됐을 때 뇌가 과도한 면역 반응을 일으키지 않도록 지켜준다는 결론을 도출했다.

후성유전적 프라이밍 제어는 NR3C1 유전자가 당장 발현되지 않더라도, 필요할 때 즉시 켜질 수 있게 스위치를 미리 준비하는 과정을 의미한다.

정원석 IBS 부연구단장은 "공동연구팀은 별아교세포의 면역 기능이 후성유전적 기억에 의해 조절된다는 사실을 처음 규명했다"며 "연구 결과는 향후 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌 질환의 원인을 규명하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다.

정인경 KAIST 생명과학과 교수는 "이번 연구는 별아교세포 발달 특정 시기(시간적 조절 창)가 성인기와 노년기 뇌 질환의 취약성을 좌우할 수 있음을 확인케 했다는 점에서 의미를 갖는다"며 "게놈 3차원 구조 기반의 연구가 다발성경화증(MS) 등 면역성 뇌 질환의 새로운 발병 원리를 이해하고 치료 전략을 개발하는 데 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 KAIST 생명과학과 박성완 박사와 박현지 박사과정 학생이 제1 저자로 참여해 수행했다. 연구 결과는 최근 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 온라인판에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr