“치매 악화시키는 독성물질인줄 알았는데”…뇌 속 ‘청소세포’ 깨워 기억 되살렸다

[헤럴드경제=구본혁 기자] 치매를 악화시키는 독성물질로 알려졌던 뇌 속 대사물질이 적은 양에서는 오히려 뇌의 ‘청소세포’를 깨워 치매 원인 단백질을 제거한다는 사실이 새롭게 밝혀졌다.

한국과학기술연구원(KIST)은 뇌질환연구단 류훈 책임연구원·생체분자인식연구센터 이현범 책임연구원 연구팀이 미국 보스턴대학교 의과대학 이정희 교수팀과 함께 뇌 면역세포인 ‘미세아교세포’의 노폐물 제거 능력을 높이는 새로운 경로를 규명했다고 15일 밝혔다.

알츠하이머 치매는 뇌에 아밀로이드 베타 같은 독성 단백질이 축적돼 신경세포를 손상시키는 퇴행성 뇌질환이다. 특히 나이가 들면서 뇌의 자체적인 노폐물 제거 기능이 떨어지는 것이 치료를 어렵게 만드는 요인으로 꼽힌다.

연구팀은 뇌 속 대사물질 ‘퀴놀린산(QA)’에 주목했다. 퀴놀린산은 농도가 높으면 신경세포를 손상시키는 독성물질로 알려져 있다. 하지만 연구팀은 낮은 농도의 퀴놀린산이 오히려 미세아교세포의 노폐물 제거 능력을 높인다는 사실을 세계 최초로 확인했다.

저농도 퀴놀린산이 미세아교세포를 자극하면 세포막을 구성하는 인지질 생성에 관여하는 핵심 효소가 활성화된다. 이 과정에서 만들어진 인지질이 세포막을 유연하게 만들고 자가포식 관련 단백질 ‘GABARAP’과 결합해 미세아교세포가 독성 단백질을 더욱 효과적으로 포획·분해하도록 돕는다.

적은 양의 유해물질이 오히려 생체 방어능력을 높이는 이른바 ‘호르메시스(Hormesis)’ 효과다. 연구팀은 새롭게 발견한 이 청소 경로를 ‘GAP(GABARAP-Associated Phagocytosis)’이라고 명명했다.

동물실험에서도 효과가 확인됐다. 알츠하이머 치매 생쥐의 뇌에 저농도 퀴놀린산을 국소 투여하자 수일 만에 기억을 담당하는 해마 부위의 아밀로이드 베타 플라크가 유의하게 감소했다. 손상된 신경세포 연결도 회복됐고 단기·장기 기억 능력 역시 정상 생쥐 수준으로 개선됐다.

연구팀은 독성이 있는 퀴놀린산 자체를 치료제로 사용하는 대신 퀴놀린산이 작동시키는 뇌의 청소 시스템만 선택적으로 활성화하는 치료제 개발이 가능할 것으로 보고 있다. 알츠하이머뿐 아니라 파킨슨병·헌팅턴병처럼 독성 단백질 축적이 원인이 되는 다른 퇴행성 뇌질환에도 적용 가능성이 있다는 설명이다.

류훈 책임연구원은 “치매 악화 물질로만 알려졌던 대사물질이 낮은 농도에서는 뇌 면역세포의 회복력을 높이는 신호로 작용할 수 있음을 확인했다”며 “뇌 면역세포의 대사와 청소 기능을 활용한 새로운 치매 치료 전략을 제시했다”고 말했다.

이어 “실제 치료제 실용화를 위해서는 유전자 변형 쥐 모델에서 확인된 아밀로이드 베타 제거 효과와 인지 기능 회복 성과를 바탕으로 인간을 대상으로 한 안전성 검증 및 임상으로 이어져야 한다”고 덧붙였다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘시그널 트랜스덕션 앤드 타깃티드 테라피(Signal Transduction and Targeted Therapy)’ 최신호에 게재됐다.