뇌백질 관련 뇌인지 발달장애 메커니즘 세계 최초 규명

다운증후군 등 뇌인지 발달 장애 연구 및 치료에 중요한 단서 제공 가능

한국보건산업진흥원(원장 이영찬)은 뇌인지 발달장애를 나타내는 다운증후군 환자의 뇌발달 및 기능 저하에 뇌백질 부분의 결함이 주요한 원인이 될 수 있음이 국내 연구진과 미국 예일대학교 연구진과의 공동연구를 통해 세계 최초로 규명되었다고 밝혔다.

중앙대학교 강효정 교수 연구팀은 보건복지부 질환극복기술개발사업(질병중심중개연구사업) 지원으로 연구를 수행하였으며, 연구는 뇌신경생물학 분야 세계 최고 권위의 학술지인 ‘뉴런(Neuron)’ 온라인판에 2월 25일자에 게재되었으며, 3월 16일 인쇄본을 통해서도 공개될 예정이다.

연구팀은 다운증후군 환자의 뇌발달 과정에서 나타나는 발달 지연 원인을 유전체 수준에서 분석하기 위해 환자의 사후 뇌조직으로부터 추출한 전장전사체 발현을 태아(14pcw)에서 성인(40year)에 이르는 뇌발달 단계상 전 연령에 해당하는 기간에 걸쳐 정상인의 뇌 발달과정과 비교 분석했다.

다운증후군은 21번 염색체 하나가 추가로 복제되어 발생하는 유전질환으로, 정상인에 비해 발달상에 지연이 나타나며, 특히 뇌발달과 관련하여 지적 능력에 문제가 있는 것으로 알려져 있다.

연구에 따르면, 실제 환자의 뇌조직으로부터 추출한 전사체의 유전자발현 네트워크 분석 결과 다운증후군 환자의 뇌 발달과정에서 신경교세포의 일종인 oligodendrocyte의 세포 분화가 정상인에 비해 지연되어 나타났으며, 이로 인해 뇌신경세포들 간 정보 전달에 중요한 역할을 하는 Myelin 형성이 감소되어 있는 것으로 확인됐다.

Myelin은 신경세포의 축삭 (axon)을 따라 흐르는 신경 정보 전달 속도를 증가시키는 절연체로, 신경가소성(neuroplasticity) 연구와 관련해 신경세포의 시냅스 등에 비해 상대적으로 주목받지 못하여 왔고, 그 구성 성분인 oligodendrocyte에 대해서도 다소 연구가 부족한 편이었다.

최근 Brain imaging 기술에 의해 밝혀진 brain myelin pattern의 복잡성은 myelin이 신경가소성의 속도만을 조절하는 단순한 절연체가 아닌 뇌 전체의 정보 전달을 조율할 수 있는 시스템으로서의 가능성을 제시하고 있으며, 이와 관련하여 oligodendrocyte의 기능 또한 새롭게 재조명 되고 있다.

강효정 교수는 “연구는 그동안 다운증후군을 포함한 지적장애를 나타내는 발달 질환에서 뇌의 백질(white matter)의 기능적 연관성이 계속 제시는 되고 있었으나, 원인이 되는 구체적인 세포 유형이나 메커니즘이 규명 되지 않고 있었는데, 이번 연구 결과에서 Myelin을 구성하는 oligodendrocyte의 분화과정의 결함이 실제 환자의 뇌조직에서 확인되었으며 또한 다운증후군의 염색체 변이를 이용한 동물모델에서 연구진의 가설을 증명하는 결과를 보여줌으로써 다운증후군과 같은 뇌인지 발달 장애 연구 및 치료에 중요한 단서를 제공했다는 점에서 의의가 있다”고 밝혔다.