KAIST "우울증 원인규명, 치료 전략 개발에 실마리"

국내 연구진이 우울증의 원인을 규명한 데 이어 치료 전략 개발을 위한 실마리를 제시했다.

KAIST는 생명과학과 허원도 석좌교수 연구팀이 국립과학수사연구원 이민주 법의관·아주대의료원 병리과 김석휘 교수 연구팀과 협력해 광유전학(optogenetics) 기술로 신호 경로를 조절, 항우울 효과를 회복할 수 있다는 것을 동물모델 실험을 통해 증명했다고 19일 밝혔다.

실험에 앞서 공동연구팀은 극단 선택을 한 환자의 뇌 조직의 RNA 염기 분석과 면역조직화학 분석으로 우울증의 새로운 분자 기전을 규명했다.

규명 과정에서 공동연구팀은 기억과 감정을 담당하는 뇌 부위인 '해마(hippocampus)'와 '치아이랑(dentate gyrus)'에 주목했다. 치아이랑은 해마 안에 정보가 처음으로 들어올 때의 새로운 기억 생성과 신경세포가 자라는 공간에 해당되며 감정조절, 우울증과 연관이 있다.

콜티코스테로이드 스트레스 모델과 만성 예측 불가능 스트레스 모델 등 대표적인 우울증 마우스 모델을 이용해 스트레스가 유발된 상황을 관찰했을 때 치아이랑 부위에서는 성장인자(FGF)라는 신호물질을 받아 세포 안의 성장·분화 명령을 전달하는 'FGFR1(Fibroblast Growth Factor Receptor 1)' 신호 수용체가 눈에 띄게 늘어난 것이 확인됐다.

특히 FGFR1(특별조건)을 제거한 '조건부 녹아웃(conditional knockout) 마우스'로 해당 수용체가 없는 조건을 만들었을 때 스트레스에 더 취약해지고 우울 증상이 상대적으로 빠르게 진행되는 것을 관찰했다. 이는 FGFR1이 정상적인 신경 조절과 스트레스 저항에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.

(왼쪽부터) KAIST 생명과학과 신종필 박사, 허원도 교수. KAIST 제공

이를 토대로 공동연구팀은 빛으로 FGFR1을 활성화할 수 있는 'optoFGFR1 시스템'을 개발, FGFR1이 부족한 우울증 마우스 모델에서 다시 FGFR1을 활성화하면 항우울 효과가 회복되는 것을 규명했다. FGFR1 신호를 활성화하는 것만으로도 우울 행동이 개선될 수 있음을 실험적으로 입증한 것이다.

다만 노화된 우울증 마우스 모델에서는 'optoFGFR1 시스템'을 통한 FGFR1 신호 활성화에도 항우울 효과가 나타나지 않았다. 이는 'Numb'이라는 단백질이 노화된 뇌에서 과도하게 발현돼 FGFR1의 신호전달을 방해하기 때문이라고 공동연구팀은 설명했다.

실제 공동연구팀이 수행한 사후 인간 뇌 조직 분석에서도 나이 든 우울증 환자에게서만 Numb 단백질의 특이적 과발현이 관찰됐다.

반대로 마우스 모델에 Numb를 억제할 유전자 조절 도구(shRNA)를 발현시키는 동시에 FGFR1 신호를 활성화했을 때는 노화된 우울증 마우스 모델에서도 신경 발생과 행동이 정상 수준으로 회복됐다. 이는 Numb 단백질이 FGFR1 신호 경로의 '차단자' 역할을 하며 해마의 항우울 기전을 막는 주요 인자임을 확인케 하는 연구결과다.

허원도 석좌교수는 "이번 연구는 우울증이 특정 신경신호 경로의 교란으로도 발생할 수 있음을 밝혀냈다는 점에서 의미를 갖는다"며 "특히 고령 환자에게 항우울제가 효과적이지 않던 이유를 분자적으로 규명, 향후 Numb 단백질을 표적으로 새로운 우울증 치료법을 개발하는 데 실마리를 제공할 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 ASTRA 및 바이오 의료개발 기술 사업의 지원을 받아 KAIST 생명과학과 신종필 박사과정이 제1 저자로 참여해 수행했다. 연구결과는 지난 15일 국제 학술지 '익스페리멘탈 앤 몰리큘라 메디슨(Experimental & Molecular Medicine)'에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr