미국 로체스터대 의과대학 연구팀, 뇌 신경세포 재생 실험 진행

신생 신경 세포, 퇴행성 뇌질환 환자 운동 회로 회복시킬 가능성

성인 뇌에서도 새로운 뇌 신경세포 생성 가능성 처음 확인

퇴행성 뇌 질환으로 인해 손상된 뇌 신경망을 복원할 수 있는 방법이 제시되었다. 미국 로체스터 대학교 의과대학에서 헌팅턴병에 걸린 성체 생쥐에게 새로운 뇌 신경 세포가 생성되는 기능을 촉진했다. 그리고 이 신생 세포가 손상된 뇌 부위를 복원시킬 수 있다는 점을 확인했다.

과거 과학자들은 성인의 뇌에서 새로운 신경세포를 생성할 수 없다고 여겼다. 그러나, 새로운 신경세포를 생성할 수 있는 전구 세포 저장소가 성인에게도 있다는 것이 밝혀졌다. 전구 세포는 특정 세포의 전 단계 세포를 의미한다. 이 세포들은 사람의 출생 초기 단계에서 활발하게 새로운 세포를 생성하고, 그 이후에는 보조 세포를 생성하게 된다. 그리고 이러한 세포가 모이는 뇌의 영역 중 하나는 뇌실 영역으로, 헌팅턴병으로 손상된 뇌 영역인 선조체에 인접해있다.

헌팅턴병은 뇌의 신경세포가 퇴화되면서 발생하는 선천성 중추신경계 유전 질환이다. '중간 가시 신경 세포(msn)'라고 불리는 특정 뇌세포가 선조체라는 뇌 영역에서 퇴화하여 정상적인 신경 신호 전달이 어려워져 결국 헌팅턴병을 유발하는 것이다. 이 병은 병리학적 변화가 심하고 치매를 동반하는 경우가 많다. 주로 30~40대 연령층에서 많이 발생하며, 발생 후 15~20년 이내에 사망한다.

이번 연구에서 로체스터대학 연구팀은 헌팅턴병 쥐 모델을 대상으로 '뇌유래신경성장인자(bdnf)'와 '노긴'이라는 두 가지 단백질을 발현하는 바이러스 벡터를 뇌실 내에 투여했을 때, 성체 생쥐의 선조체에서 신경전구세포(neural progenitor cells)가 자극돼 만들어진 새로운 신경 세포가 '중간 가시 신경 세포(msn)'의 역할을 하는지 살폈다. 중간 가시 신경 세포는 헌팅턴병 환자에서 손상이 일어나는 신경세포로, 뇌의 운동 조절에 핵심적인 역할을 하는 신경세포이다.

연구팀은 헌팅턴병 생쥐와 정상 생쥐를 비교 분석했다. 생쥐의 측뇌실에 미세주입법을 이용해 뇌유래신경성장인자와 노긴을 함께 전달하였으며, 이로 인해 신경 발생이 활발히 일어나는 뇌실 인접 영역에서 새로운 신경 세포가 생성되는 것을 확인했다.

이때 연구진은 유전자 태깅 방법을 사용해 새로운 신경 세포가 생성될 때마다 추적 관찰했다. 그 결과, 새 신경세포는 운동 조절을 담당하는 뇌 네트워크와 연결돼 헌팅턴병으로 손상된 신경세포 기능을 대체했고 운동 자극에 반응하며 실질적인 기능 수행에 참여하는 것으로 나타났다.

이번 연구를 이끈 압델라티프 벤라이스(abdellatif benraiss) 박사는 "우리의 연구는 성인의 뇌에서도 신경세포를 생성할 수 있다는 가능성을 보여줬다"라며 "무엇보다 새로 생성된 신경 세포가 실질적으로 운동 회로에 연결되어 기능을 수행한 점이 고무적"이라고 강조했다.

그는 이어서 "이는 헌팅턴병을 포함한 다양한 신경퇴행성 질환에서 회복이 불가능하다고 여겨졌던 손상 회로를 재생하는 새로운 전략이 될 수 있다"라며 "향후 임상 적용을 위한 전임상 연구가 지속되어야 한다"라고 덧붙였다.

이번 연구 결과는(새로 생성된 신경 세포는 헌팅턴병 쥐 모델 실험에서 운동 회로를 기능을 수행했다, newly generated striatal neurons rescue motor circuitry in a huntington's disease mouse model) 8일 국제 학술지 '셀 리포츠(cell reports)'에 게재되었다.