생명연, 영장류 특이 DNA서 시작되는 치매 발병 기전 최초 규명

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 영장류에만 존재하는 DNA 반복서열로 인한 유전자 변화가 뇌 신경세포 손상과 치매 증상으로 이어지는 분자 기전을 인간 뇌 오가노이드를 통해 규명하는 데 성공했다.

한국생명공학연구원은 줄기세포융합연구센터 이미옥·손미영 박사 연구팀이 사람 유전체의 약 10%를 차지하는 영장류 특이 DNA 조각인 ‘Alu(알루)’로 인해 SPAST 유전자 일부가 사라지는 변화가 치매성 신경퇴행을 유도하는 과정을 확인했다고 밝혔다.

기존 쥐 등 설치류 모델은 Alu 구조가 존재하지 않아 사람 특유의 유전체 구조 변화가 뇌 질환에 미치는 영향을 규명하는 데 한계가 있었다.

이에 연구팀은 SPAST 유전자 결실을 모사한 인간 줄기세포 기반 뇌 오가노이드 및 생쥐 뇌 이식 모델을 결합해 설치류 모델의 한계를 극복했다.

연구팀에 따르 SPAST 유전자 일부가 결실되면 인접 유전자와 비정상적으로 연결되면서 세포 내 아연 수송 단백질인 ZnT6가 정상 대비 절반으로 감소했다.

이로 인해 세포 내 아연 균형이 파괴되고 단백질·지방을 가공하는 골지체가 손상되면서 알츠하이머병의 주요 원인 물질인 아밀로이드 베타 단백질이 약 10배 증가하고 사멸하는 신경세포가 약 4배 늘어났다.

반면 세포 내 축적된 아연을 줄이거나 골지체 손상을 방지하자 골지체 구조가 회복되고 아밀로이드 베타가 감소하는 것으로 나타나 아연 수송체(ZnT6) 및 골지체 구조를 표적으로 하는 새로운 치료 전략의 가능성을 입증했다.

이밖에 연구팀은 분석 가능한 알츠하이머병 환자의 뇌 조직 2건 중 1건에서도 동일한 비정상 융합 전사체를 확인해 단편적 유전질환을 넘어 산발성 알츠하이머병과의 연관성 가능성도 제시했다.

이미옥 박사는 “인간 뇌 오가노이드 기반 모델을 발전시켜 신경퇴행성 질환의 치료제 개발 및 약효 평가 플랫폼으로 실질 활용하는 데 기여하겠다”고 설명했다.