알츠하이머 치매의 새로운 발병 기전 규명

병인 단백질“타우”의 신경독성 물질 형성 및 병리현상 유발 원리 밝혀

□ 국내 연구진이 치매의 원인으로 알려진 타우 단백질*이 뇌 속에서 섬유화되는 분자 수준의 기전을 최초로 규명하여, 새로운 개념의 알츠하이머 치매 치료제 개발 가능성을 제시하였다.

    * 타우 단백질: 대표적인 알츠하이머 병인 단백질로서, 알츠하이머 환자의 뇌에서 응집되고 섬유화되어 비정상적으로 축적됨

□ 한국보건산업진흥원(원장 차순도, 이하 진흥원)은 서울대학교 의과대학 이민재 교수 등 다학제 연구팀과 고려대학교 김준곤 교수 연구팀이 알츠하이머성 치매의 병인으로 밝혀진 타우 단백질의 섬유화 과정과 신경독성 물질 형성 원리를 최초로 입증하였다고 밝혔다.

 ○ 이번 연구를 통해, 알츠하이머 병인인 타우 단백질 조각이 뇌 신경세포 내부로 침투하는 과정과 시냅스 기능 억제 기전, 동물의 기억력 감퇴 및 뇌조직 사멸에 끼치는 영향 등 그간 규명되지 않았던 타우 단백질의 섬유화 현상을 구체적으로 규명하였다.

□ 치매의 대표적 유형인 알츠하이머병의 경우, 기존의 연구를 통한 발생 원인은 아밀로이드 베타* 및 타우 단백질이 뇌 속에 쌓이며 신경세포를 죽이는 독성 물질을 형성하는 것으로 알려져 있으나, 보다 근본적인 발병 기전은 아직 밝혀지지 않아 치료제 개발에 걸림돌로 작용하고 있다.

    * 아밀로이드 베타: 타우 단백질과 함께 알츠하이머 병인으로 밝혀진 이상 단백질

□ 서울대학교 공동연구진은 타우 단백질이 어떻게 분자 수준에서 섬유화되는지를 파악하기 위해 신경독성 물질 형성을 촉진하는 핵심 영역(응집 코어)에 초점을 맞추어 연구를 수행하였다.

 ○ 연구 결과, 내부 절단된 타우 단백질의 일부분이 별도의 처리 없이 생리적 환경 조건에서 자발적으로 신경 독성물질을 형성할 수 있으며 정상 타우 단백질까지 신경 독성물질로 전환 시킬 수 있는 능력이 있음을 확인하였다. 이는 단백질의 절단으로 특정 부위(응집 코어)가 노출되기 때문이었다.

 ○ 추가적으로, 타우의 절단으로 생성된 신경독성 물질이 신경세포에 침투하는 경로, 추가적인 응집을 유도하는 과정, 그리고 신경세포의 시냅스 가소성을 떨어뜨리는 현상 등을 규명하여 세포 수준에서 이들의 병리 유도 기전을 확립할 수 있었다.

 ○ 또한, 동물모델 실험을 통해 타우 응집 코어를 생쥐의 뇌실 내 해마에 주입 시 신경세포 사멸과 신경염증 반응 및 기억력 감퇴 등 알츠하이머성 치매와 유사한 행동학적 변화가 일어나는 현상을 확인하여, 분자 및 세포 수준에서 규명한 타우 조각의 병리 기전이 동물모델에서도 재현됨을 확인하였다.

□ 연구를 주도한 이민재 교수는 “이 연구는 새로운 타우 단백질의 섬유화 및 신경독성 생성 원리를 분자와 세포, 그리고 동물 모델 수준으로 밝혀낸 것”이라며, “후속 연구를 통하여 알츠하이머병의 새로운 치료 방법을 제시하는 데 기여할 것”이라고 연구의 의의를 설명했다.

 ○ 또한,“생화학·신경과학·생물리학 등 다양한 분야 연구자들의 협업과 고위험·고수익 기초연구에 대한 국가적 지원을 통해 연구 성과를 창출했다”면서 창의적 R&D 활동에 대한 지속적인 정부의 지원 필요성을 강조하였다.

□ 이번 연구는 치매극복연구개발사업단의 지원을 통해 수행 되었으며, 국제학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 2023년 8월 18일 온라인 게재되었다.