줄기세포로 치매뇌 실험모델 개발…치매원인 밝힌다

동물실험보다 시간 단축, 치료제 개발에도 도움될 듯

▲알츠하이머 뇌 실험모델 개발한 김영혜 박사.[사진제공=한국기초과학지원연구원]

[아시아경제 정종오 기자]알츠하이머(치매)에 걸린 뇌에 대해 인간줄기세포를 이용한 실험모델이 개발됐다. 이에 따라 앞으로 알츠하이머 환자의 뇌 특징을 구현할 수 있고 치매 발병 원인을 밝히는데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

한국기초과학지원연구원(원장 정광화, 이하 기초지원연) 질량분석연구부 김영혜 박사는 인간 신경줄기세포의 3차원 분화를 통해 알츠하이머 환자 뇌의 병리학적 특징을 구현한 실험모델(Alzheimer's in a Dish)을 개발하고 알츠하이머의 대표적 발병 이론으로 알려진 아밀로이드 가설을 실험적으로 입증하는데 최초로 성공했다고 13일 발표했다.

김 박사는 인간 신경세포에 돌연변이 유전자를 삽입한 뒤 최근 주목받고 있는 3차원 배양기술을 통해 신경세포로 분화시킴으로써 알츠하이머 질환의 중요 요인인 베타 아밀로이드 펩타이드의 축적을 유도했다. 치매 환자 뇌 조직에서만 발견되는 노인반(Senile Plaque)을 구현했고 실험용 쥐에서 유도할 수 없었던 세포내 신경섬유다발(Neurofibrillary Tangle)을 구현하는데 성공했다.

기존 모델에서는 아밀로이드 가설의 신경섬유매듭과 베타 아밀로이드의 연관성을 설명할 수 없었는데 새 모델을 통해 둘 사이에 연관성이 있음을 처음으로 입증한 것이다. 그동안 치매를 포함한 뇌질환 연구는 주로 생쥐를 이용한 동물실험에 의존해 왔다. 생쥐의 뇌 조직과 생리현상이 인간과 크게 달라 생쥐를 이용한 기초 연구가 인간 대상 임상실험과 상이한 결과를 보이던 문제점이 있었다.

이번 연구는 이런 문제점을 보완했고 동물모델에 비해 제작이 쉽고 실험에 소요되는 기간을 획기적으로 단축할 수 있다는 점이 특징이다. 치매 치료제 개발에 속도를 낼 수 있는 셈이다. 또 연구 시료 수급과 모델 제작에 어려움이 큰 다른 퇴행성 뇌질환 연구에도 적용될 수 있는 것도 큰 성과이다.

이번 연구결과는 기초지원연과 미국 하버드 의대(Harvard Medical School)의 Massachusetts General Hospital (MGH) 김두연 교수 등의 공동연구를 통해 이뤄졌다. 네이처(Nature)지 10월 12일자 온라인판 (논문명: A three-dimensional human neural cell culture model of Alzheimer's disease)에 실렸다.

김 박사는 "이번 연구는 알츠하이머 질환의 발병 메커니즘에 대한 중심가설을 실험적으로 입증한 세계 최초 사례로 알츠하이머 치료제 개발연구를 가속화 할 수 있는 실험 모델을 개발했다는 점에서 큰 의의가 있다"며 "계속되는 연구를 통해 치매 바이오마커를 발굴하는 연구로 발전시켜 나갈 계획"라고 말했다.