소교세포 포식 능력 키우는 '유전자 발현' 패턴 발견
포식 조절 유전자도 확인… 저널 '네이처 커뮤니케이션스' 논문
(서울=연합뉴스) 한기천 기자 = 뇌의 신경 조직은 크게 봐서 신경세포(뉴런)와 신경교세포로 구성된다.
신경세포가 본질적 기능을 담당하는 데 비해 신경교세포는 신경세포 지지 및 영양 공급, 노폐물 제거, 식세포 작용 등에 관여한다.
뇌에 존재하는 소교세포, 성상교세포, 희돌기교세포, 슈반세포, 위성세포 등은 모두 신경교세포에 속한다.
이 중 소교세포는 변성한 뉴런과 이물질을 잡아먹는 포식(phagocytosis) 작용, 노폐물의 운반 및 제거, 병원성 대사물질 청소 등을 맡는다. 모두 뇌의 항상성 유지에 중요한 역할이다.
특히 소교세포가 치우는 노폐물 중에는 알츠하이머병의 원인 물질로 알려진 아밀로이드 베타 플라크(plaques)도 포함된다.
소교세포가 아밀로이드 플라크를 포식하게 자극하는 유전자 발현 패턴을, 싱가포르의 '듀크-엔유에스 의대(Duke-NUS Medical School)' 과학자들이 발견했다.
과학자들은 또 소교세포의 포식 조절에 직접 관여하는 유전자도 확인했다.
이는 소교세포를 이용해 아밀로이드 플라크를 줄이는 게 알츠하이머병의 예방이나 진행 억제 치료의 표적이 될 수 있다는 뜻이다.
호주 모내시대 과학자들과 함께 수행한 이번 연구 결과는 21일(현지 시각) 저널 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 논문으로 실렸다.
논문의 공동 수석저자인 듀크-NUS 심혈관·대사 질환 프로그램(Cardiovascular and Metabolic Disorders Programme)의 엔리코 페트레토 부교수는 "알츠하이머병에서 아밀로이드 플라크를 활발히 포식하는 소교세포와 그렇지 않은 소교세포의 분자 메커니즘이 어떻게 다른지 밝히는 데 목표를 뒀다"라고 설명했다.
연구팀은 아밀로이드 플라크를 포식하는 소교세포에만 작용하는 착색 물질(메톡시기(基)-XO4)을 이용해 동물 모델의 소교세포 중 포식 능력이 있는 것과 없는 것을 분리했다.
아밀로이드 플라크를 포식하지 않는 소교세포의 유전자 발현 패턴은 노화한 소교세포와 비슷했다.
노화한 소교세포는 기능 장애를 일으켜 알츠하이머병이 생기는 데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
포식 능력이 있는 소교세포가 아밀로이드 플라크를 삼킬 땐 독특한 유전자 발현 패턴이 나타났다.
유전자 발현 패턴이 이렇게 변하면 소교세포의 아밀로이드 플라크 등 단백질 포식 능력이 강해졌다.
연구팀은 유전자 패턴이 이렇게 변하는 데 부분적으로 Hif1a라는 유전자가 관여한다는 것도 알아냈다.
실제로 Hif1a의 발현을 억제하면 소교세포가 아밀로이드 플라크를 삼키는 힘이 약해졌다.
Hif1a의 포식 조절 기제는 소교세포가 손상된 시냅스(뉴런 연접부)를 제거할 때도 똑같이 작용하는 것 같았다.
아밀로이드 플라크가 침적하기 시작한 초기에는 소교세포가 주변의 손상된 시냅스를 효과적으로 제거해 알츠하이머병을 예방하는 효과도 낼 수 있을 거로 보였다.
하지만 점차 알츠하이머병이 진행되면서 소교세포의 이런 기능이 고장 나는 거 같다고 과학자들은 말한다.
연구팀은 컴퓨터 모델을 이용해, 소교세포의 아밀로이드 플라크 포식에 관여하는 분자 네트워크를 예측한 뒤 치료제 연구에 쓰일 잠정적 표적을 찾아냈다.
면역억제제로 널리 쓰이는 라마파이신(rapamycin)에 시선이 쏠렸다.
라파마이신은 Hif1a 유전자가 소교세포의 아밀로이드 플라크 포식을 자극하지 못하게 하는 것으로 나타났다.
논문의 공동 제1 저자인 게이브리얼 추 박사과정연구원은 "아직 알츠하이머병의 인지 기능 저하와 Hif1a의 상관관계가 포괄적으로 드러난 건 아니다"라면서 "향후 연구의 초점은, CRISPR 유전자 가위로 Hif1a 유전자를 조작해 알츠하이머의 진행과 위중도에 어떤 영향을 미치는지 테스트하는 데 맞춰질 것"이라고 강조했다.
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