만성 스트레스로 인한 뇌 손상의 비밀 밝혀낸 DGIST 뇌·인지과학전공 유성운 교수(오른쪽)과 제1저자 정성희 석박사통합과정 학생이 포즈를 취하고 있다 스트레스에 의한 오토파지 유도와 오토파지 유전자 억제에 의한 신경줄기세포 보호 관찰결과. SGK3 억제에 의한 자가포식 세포사멸 억제 및 신경발생 보존 관찰결과. DGIST(총장 국양) 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀이 최근 만성 스트레스로 인한 성체 해마신경줄기세포의 사멸을 조절하는 새로운 뇌신경질환 치료 후보표적을 발굴했다. 이번 연구 결과는 만성 스트레스가 초래하는 각종 뇌질환을 억제할 수 있는 치료기술 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다. 의학적으로 만성 스트레스는 심각한 사회적 문제로 대두되는 우울증·조현병 등 각종 정신질환의 원인이 되며, 심할 경우 치명적인 퇴행성 뇌질환 및 뇌손상의 위험을 높이는 것으로 알려져 있다. 하지만 현재까지 뇌기능 손상을 일으키는 정확한 메커니즘이나 치료방법은 잘 알려져 있지 않았다. 또 기존 동물실험 연구 결과에서도 스트레스를 겪은 생쥐가 새로운 신경세포 생성이 감소하는 것을 밝혔지만, 해마신경줄기세포에서 대표적 세포사멸 경로인 세포예정사(Apoptosis)가 관찰되지 않아, 신경줄기세포에서의 세포사멸이 일어나지 않는다고 간주되어 왔다. 이와 관련해 뇌의 해마부위에서 새로운 신경세포가 생성되는 과정인 성체 신경발생이 줄어드는 원인은 아직까지 미해결로 남아 있었다. 유성운 교수팀은 이를 규명하고자 수년간의 연구를 통해 만성 스트레스로 인한 각종 뇌질환이 오토파지(Autophagy)에 의한 성체 해마신경줄기세포의 사멸 때문임을 세계 최초로 밝혔다. 오토파지란 세포가 악조건에서 세포내부의 물질을 자가 포식하여 자신을 보호하려는 반응이다. 연구팀은 설치류 신경줄기세포와 유전자 조작 쥐를 이용하여 주요 오토파지 유전자 중 하나인 Atg7을 신경줄기세포에서 특이적으로 결손시켰을 때 신경줄기세포의 사멸이 방지되고, 스트레스 증상 없이 정상적인 뇌기능을 유지한다는 것을 밝혀냈다. 더불어 연구팀은 해마신경줄기세포에서 오토파지를 조절하는 기전을 더욱 심도있게 탐색했다. 그 결과 오토파지 반응의 첫 신호를 알리는 SGK3라는 유전자가 자가포식 세포사멸을 유도하며, 이 유전자를 제거했을 경우 신경줄기세포가 스트레스로 인한 세포사멸을 겪지 않는다는 것을 입증했다. 유성운 교수는 "이번 연구를 통해 만성 스트레스에 의한 신경줄기세포의 자가포식 세포사멸 기전을 명확하게 밝혔으며, 이를 조절할 수 있는 뇌신경질환의 새로운 치료후보표적을 찾아냈다. 지속적인 관련연구로 우울증, 치매 등 뇌신경질환의 조기치료가 가능한 수준에 한층 더 다가갈 수 있을 것룖이라고 말했다. 한편, 이번 연구 성과는 자가포식 분야 최고 권위 학술지인 '오토파지(Autophagy)' 저널에 6월 24일 게재됐으며, DGIST 뇌·인지과학전공 정성희 석박사통합과정 학생이 제1저자로 참여했다. 아울러 이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 뇌과학원천사업, 중견연구자 지원사업, DGIST 뇌신경 가소성 기반 재활기전 및 재활기법의 융합연구 과제 등의 지원을 받아 수행했다. 박종문기자 kpjm@yeongnam.com ◆세포예정사(Apoptosis)=세포의 수를 조절하고 정상적인 조직의 회전에 필요한 생리적인 자살 기작. ◆성체 신경발생(adult neurogenesis)=학습과 기억, 정서조절을 담당하는 해마부위의 신경줄기세포에서 생성되며, 퇴행성 뇌질환 및 신경발달 질환과 관련이 깊다. 인터넷첨부용1-스트레스에 의한 오토파지 유도와 오토파지 유전자 억제에 의한 신경줄기세포 보호 관찰결과. 인터냇첨부용2-
DGIST 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀이 현재까지 메커니즘이 잘 알려져있지 않던 만성 스트레스로 인한 성체 해마신경줄기세포의 사멸을 조절하는 새로운 뇌신경질환 치료 후보표적을 발굴함에 따라 관련된 치료기술개발에 이바지할 것으로 기대된다. 