한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 3개 학과가 힘을 합쳐 뇌전증 발병 기전 규명에 성공했다. 발병 원인 탐색과 치료법 개발에 새로운 시각을 제공했다.
KAIST는 이정호 의과학대학원 교수, 백세범 바이오 및 뇌공학과 교수, 손종우 생명과학과 교수 공동 연구팀이 'mTOR(세포 신호전달에 관여하는 단백질 인산화 효소) 유전자' 돌연변이로 약물 저항성이 높은 뇌전증이 발병하는 메커니즘을 규명했다고 25일 밝혔다.
다학제적인 접근을 통해 세포 내 유전학적인 관점, 단일 신경세포 전기생리학, 뇌조직 네트워크, 뇌 전체 신경망 수준으로 이어지는 다양한 연구로 복잡한 뇌전증 발병 메커니즘을 전반적으로 설명했다.
연구팀은 뇌전증 발작 주요 원인으로 알려진 국소피질 이형성증 환자 실제 조직, 동물 모델 실험으로 개별 신경세포 체성유전변이가 발작으로 이어지는 구체적인 원리를 규명했다.
이런 체성유전변이는 뇌 조직의 5% 이하 적은 수 신경세포에서 발생하며, 해당 전기적 성질이 정상 세포와는 다르게 변화하는 것을 발견했다. 다만 이것만으로는 전체 신경망 수준의 발작이 발생하는 이유를 설명할 수 없었다.
연구팀은 후속 실험으로 mTOR 체성 유전변이 신경세포 주변에서 원인을 찾았다. 변이세포가 주변 비변이 신경세포 변화를 유도해 전체 신경망 수준의 발작 활성도가 발생했다.
연구팀은 이어 mTOR 체성유전변이 세포에서 아데노신 키나제(ADK) 유전자가 과발현되는 것을 발견했다. 이로부터 주변 비변이 신경세포 네트워크 체계가 교란돼 과활성도가 유도돼 발작으로 이어지는 것을 발견했다.
연구진은 “기존에 효과적으로 대처할 수 없었던 뇌전증 발병 원인에 한층 더 깊은 통찰을 제공하는 연구”라며 “유전체학, 신경생물학, 계산뇌과학에 걸친 다학제적 접근으로 해결책을 제시한 공동연구의 좋은 예시”라고 밝혔다.
KAIST 고현용 의과학대학원 박사, 장재선 바이오 및 뇌공학과 박사, 주상현 생명과학과 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 '애널스 오브 뉴롤로지' 7월 29일자에 게재됐다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 이공분야기초연구사업의 리더연구자지원사업 및 중견연구자지원사업, 보건복지부의 질환극복기술개발사업, 서경배 과학재단, 소바젠 지원을 받아 수행됐다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
