알츠하이머 '퍼지는 경로' 찾았다…뇌 부위별 분자 회로도 첫 규명[과학을읽다]

도파민·세로토닌 신호 변화 추적…"정밀 진단·치료 단서 기대"

알츠하이머병이 뇌 속에서 어떤 경로로 퍼지고 진행되는지를 보여주는 '분자 신호 회로도'가 국내 연구진에 의해 처음 규명됐다. 단백질과 신경전달물질 변화를 동시에 분석해, 알츠하이머가 뇌 각 영역에서 어떻게 연결·확산되는지를 입체적으로 밝혀낸 것이다.

한국뇌연구원(KBRI)은 윤종혁 퇴행성뇌질환 연구그룹 연구팀이 단백체와 신경전달물질 정보를 통합 분석해 알츠하이머병 초기 진행에 따른 뇌 부위별 '분자 신호 회로도'를 규명했다고 18일 밝혔다.

PS19 타우병증 마우스의 7개 뇌 영역의 단백체 및 신경전달물질 통합 분석을 통한 알츠하이머병 병인 관련 신호 모듈 발굴 연구 개요. 연구팀 제공

알츠하이머병은 타우 단백질 이상 축적과 함께 도파민·세로토닌 등 다양한 신경전달물질 시스템 이상이 복합적으로 얽혀 발생하는 대표적 퇴행성 뇌질환이다. 하지만 기존 연구는 특정 단백질이나 개별 신경전달물질 변화에 집중하는 경우가 많아, 이들이 뇌 영역별로 어떻게 연결돼 질환을 진행시키는지는 충분히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 '통합 멀티오믹스 분석 전략'을 도입했다. 알츠하이머 타우 병증 모델인 PS19 마우스를 활용해 해마와 대뇌피질을 포함한 뇌 7개 주요 영역의 단백체와 신경전달물질 변화를 동시에 분석한 뒤, 최신 데이터 분석 기술로 단백질 신호전달 네트워크와 신경전달물질 농도 변화 사이의 연결 구조를 추적했다.

그 결과 알츠하이머 진행 과정에서 도파민·세로토닌 관련 신호 체계가 뇌 부위별로 서로 다른 방식으로 변화한다는 사실을 확인했다. 특히 기억과 학습을 담당하는 해마와 운동 조절에 관여하는 소뇌에서는 신경전달물질 변화가 특정 단백질 신호 네트워크와 밀접하게 연결돼 질환 진행에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

연구팀은 이를 통해 알츠하이머의 복합 병태생리를 단순 분자 변화 수준이 아니라, 뇌 부위별 '분자 회로도' 수준에서 규명했다고 설명했다.

윤 박사는 "이번 연구는 단백체와 신경전달물질 정보를 통합 분석해 알츠하이머병의 병태생리를 뇌 부위별 회로 수준에서 이해할 수 있는 새로운 시각을 제시했다는 데 의미가 있다"며 "향후 통합 멀티오믹스 기술 기반의 새로운 진단·치료 전략 개발에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국뇌연구원 기관고유사업과 한국연구재단, 정보통신산업진흥원(NIPA) 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제학술지 '분자·세포 단백체학(Molecular & Cellular Proteomics·MCP)' 최신호에 게재됐다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr