회복 기간 절반 단축…뇌졸중 치료 앞당길 단서 찾았다

헤빈-칼시온 결합에 염증 활성효소의 작용 매커니즘. /사진=KIST

국내 연구진이 뇌졸중 등으로 손상된 뇌의 회복을 좌우하는 핵심인자를 찾아냈다. 재활치료 외에 마땅한 치료법이 없던 뇌 손상 환자들을 위한 치료제 개발에 청신호가 켜졌다.

한국과학기술연구원(KIST)은 8일 뇌과학연구소 황은미 박사팀이 경북대 의과대학 서경호 교수팀과의 공동연구를 통해 성인의 뇌 손상이 복구되는 과정에 새로운 단백질 간의 결합이 필요하며, 이 결합이 회복 초기 단계에서 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했다고 밝혔다.


KIST 연구팀은 신경교세포에서 분비되는 단백질인 헤빈과 이에 반응하는 칼시온 단백질의 결합이 신경세포 회복과정에서 매우 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 신경세포는 뇌의 기능적 측면에 직접적으로 관여하는 것으로 알려진 세포로, 뇌질환 치료는 곧 신경세포의 회복을 의미한다.

KIST 연구팀은 뇌 속의 헤빈-칼시온 결합이 증가하면 뇌 안의 신경세포끼리 더 많은 연결부위를 생성하면서 뇌 기능이 조기에 회복되는 현상을 관찰했다.

정상적인 뇌 조직에서는 두 단백질이 결합된 형태로 잘 관찰되지만, 외상성 뇌 손상이 발생한 환자에게서는 결합 단백질의 양이 매우 적게 나타나는 현상도 발견했다.


경북대 연구팀은 동물모델을 통해 뇌 손상이 회복되는 과정을 단계적으로 확인했다. 연구결과 뇌 손상 초기 염증반응으로 유발된 효소 단백질이 헤빈을 분해해 헤빈-칼시온 결합을 저해하는 현상이 나타났다.

4주 정도면 회복되는 뇌 손상을 입은 동물실험에서 뇌 손상 부위에 염증반응 억제제를 투여한 결과 회복 기간은 2~3주로 짧아졌고, 반대로 염증 단백질을 투여하면 회복이 더뎌졌다.

공동연구팀은 이를 통해 뇌 손상 회복에 중요한 초기 단계에서 헤빈-칼시온 결합이 부족하게 되면 회복 속도가 떨어진다는 사실을 밝혀냈다. 이는 뇌 손상 초기 헤빈-칼시온 결합을 잘 조절하면 성인도 손상된 뇌를 더 빠르게 복구할 수 있다는 의미다.

황은미 KIST 박사는 "뇌 질환들을 치료하기 위해서는 헤빈-칼시온 결합을 고려해야 한다"며 "염증반응으로 분해되는 헤빈을 대신해 칼시온을 자극할 수 있는 새로운 리간드(수용체 결합물질)을 개발한다면 다양한 뇌 손상, 뇌질환에 적용할 수 있는 범용성 치료제 개발에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 '세포 사멸과 분화'(Cell Death & Differentiation) 최신호에 게재됐다.