생명연, 치매 관련 신경손상 새 경로 규명

유전자 결손이 아연 불균형·골지체 손상 유발

과도한 아연 줄이자 골지체 회복·아밀로이드 감소

한국생명공학연구원은 이미옥·손미영 줄기세포융합연구센터 박사 공동연구팀이 사람 줄기세포로 만든 뇌 오가노이드를 활용해 관련 기전을 확인했다고 26일 밝혔다. ⓒ한국생명공학연구원

사람에게 특징적인 DNA 조각에서 발생한 유전자 변화가 뇌 신경세포 손상과 치매 증상으로 이어지는 과정이 규명됐다.

한국생명공학연구원은 이미옥·손미영 줄기세포융합연구센터 박사 공동연구팀이 사람 줄기세포로 만든 뇌 오가노이드를 활용해 관련 기전을 확인했다고 26일 밝혔다.

연구팀은 사람과 원숭이 등 영장류에만 존재하는 DNA 조각 ‘Alu(알루)’에 주목했다. 사람 유전체의 약 10%를 차지하지만 쥐에는 없어 기존 동물실험으로 관련 변화를 연구하기 어려웠다.

연구진은 실제 환자처럼 SPAST 유전자의 일부를 제거한 사람 줄기세포를 뇌 오가노이드로 키웠다. 이 유전자에 이상이 생기면 운동장애가 나타나며, 큰 부분이 사라진 일부 환자에게서는 치매 증상도 확인된다.

실험 결과 SPAST 유전자가 인접 유전자와 잘못 연결되면서 세포 안에서 아연을 운반하는 ZnT6 단백질이 정상보다 약 절반으로 줄었다.

ZnT6 감소로 아연 균형이 무너지자 단백질과 지방을 가공·운반하는 골지체가 손상됐다. 이 과정에서 아밀로이드 베타는 약 10배, 죽어가는 신경세포는 약 4배 증가했다.

과도하게 쌓인 아연을 줄이거나 골지체 손상을 막자 골지체 구조가 회복되고 아밀로이드 베타도 감소했다. 아연 균형과 골지체 기능의 회복이 새로운 치료전략으로 이어질 가능성을 보여준 결과다.

알츠하이머병 환자의 뇌 조직에서도 ZnT6 이상과 골지체 손상의 연관성이 확인됐다. 분석 대상 2명 중 1명에게서는 뇌 오가노이드와 같은 비정상적인 유전자 연결이 발견됐지만, 일반적인 알츠하이머병과의 관련성은 추가 연구가 필요하다.

연구 결과는 국제학술지 ‘시그널 트랜스덕션 앤드 타깃티드 테라피’에 지난달 29일 온라인 게재됐다.

이미옥 박사는 “사람에게 특징적인 DNA 구조에서 시작된 유전자 변화가 아연 균형과 골지체 기능을 무너뜨려 치매와 관련된 신경퇴행으로 이어질 수 있음을 밝혔다”고 말했다.