기초과학연 혈관연구단, 뇌 속 '지주막 소창' 최초 규명
"늙은 쥐에 특정 유전자 주입하니 노폐물 배출 기능 회복"
"노화 뇌 청소 기능·유전자 치료 회복 가능성 제기"
우리나라 연구팀이 뇌 속 노폐물을 내보내는 숨겨진 통로를 처음으로 발견해 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료 연구에 새로운 가능성을 제시했습니다.
과학기술정보통신부는 오늘(22일) 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단 고규영 단장 연구팀이 동물실험을 통해 뇌척수액이 뇌를 감싼 지주막을 통과해 뇌막 림프관으로 흡수·배출되는 핵심 경로를 세계 최초로 밝혀냈다고 밝혔습니다.
이번 연구는 IBS 기초과학연구단 지원사업으로 수행됐으며, 관련 분야 세계적 학술지인 셀(Cell)에 이날 온라인 게재됐습니다.
뇌는 대사 과정에서 지속적으로 노폐물을 생성하며, 이 노폐물은 뇌척수액을 통해 뇌 밖으로 배출됩니다. 이 과정이 원활하지 않으면 아밀로이드 베타(Amyloid-β) 등 신경독성 단백질이 축적돼 치매를 비롯한 퇴행성 뇌질환으로 이어질 수 있습니다.
연구팀은 그동안 앞선 선행 연구에서 뇌척수액의 이동 경로를 규명해 왔으나, 뇌척수액이 어떻게 뇌를 둘러싸고 보호 장벽 역할을 하는 '지주막'을 통과해 바깥층인 경막의 뇌막 림프관에 유입되는지는 오랫동안 풀리지 않은 난제로 취급돼 왔습니다.
연구팀은 지속적인 연구 끝에 그간 규명되지 않았던 뇌척수액이 지주막을 빠져나오는 첫 관문을 발견하게 됐고, 이를 '지주막 소창(Arachnoid fenestrations, 미세 구멍)'으로 명명했습니다.
이로써 뇌척수액이 지주막 소창을 거쳐 뇌막 림프관과 비강 림프관을 통해 목 림프절로 이동하는 전 과정을 규명하며 뇌 노폐물 배출 경로의 마지막 퍼즐을 완성한 것입니다.
나아가 연구팀은 노화가 이 배출 경로에 미치는 영향도 확인했습니다. 노화된 생쥐에서는 지주막 소창이 좁아지고 주변 뇌막 림프관이 감소했을 뿐만 아니라, 림프관과 후각신경이 통과하는 사골판의 통로도 좁아져 뇌척수액 배출 기능이 크게 감소하는 것으로 나타났습니다.
반면 노화된 생쥐의 비강 점막에 림프관 생성을 촉진하는 유전자 'VEGF-C'를 투여한 결과, 비강과 후각망울 주변 림프관 재생이 촉진되면서 감소했던 뇌척수액 배출 기능이 젊은 생쥐 수준으로 회복되는 결과를 확인했습니다.
연구팀은 이번 결과가 약물을 코 안으로 투여하는 비침습적 방식으로 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료 전략을 개발할 가능성을 보여준다고 설명했습니다.
고규영 IBS 혈관연구단장은 "이번 연구는 약 250년 전 뇌막 림프관이 처음 발견된 이후 오랜 난제였던 '뇌척수액의 지주막 통과 경로'를 명료하게 밝힌 이정표적 성과"라며, "이로써 뇌 노폐물 배출의 시작점부터 목 림프절에 이르는 연결 구조를 통합적으로 이해할 수 있는 기반을 마련했다"고 강조했습니다.
연구를 주도한 홍선표 연구위원은 "영장류에서도 동일한 지주막 소창 구조를 확인함으로써 사람의 뇌 청소 기전을 밝힐 핵심 단서를 확보했다"며, "앞으로 인체 조직을 이용한 연구로 확장하고, 다양한 퇴행성 뇌질환에 적용할 수 있는 새로운 치료 전략을 발전시켜 나갈 계획"이라고 밝혔습니다.
김성수 과기부 연구개발정책실장은 "이번 성과는 생명 현상의 이해를 높이고 뇌질환 연구의 패러다임을 바꿀 혁신적 성과"라며, "앞으로도 인류 난제에 도전하고 새로운 영역을 개척하는 기초·원천 연구에 대한 지원을 아끼지 않겠다"고 밝혔습니다.
JIBS 제주방송 신동원 (dongwon@jibs.co.kr) 기자
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"늙은 쥐에 특정 유전자 주입하니 노폐물 배출 기능 회복"
"노화 뇌 청소 기능·유전자 치료 회복 가능성 제기"
실험 쥐의 후각망울 뇌막 림프관과 코 안 림프관의 3차원적 구조 (과기부 제공)
우리나라 연구팀이 뇌 속 노폐물을 내보내는 숨겨진 통로를 처음으로 발견해 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료 연구에 새로운 가능성을 제시했습니다.
과학기술정보통신부는 오늘(22일) 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단 고규영 단장 연구팀이 동물실험을 통해 뇌척수액이 뇌를 감싼 지주막을 통과해 뇌막 림프관으로 흡수·배출되는 핵심 경로를 세계 최초로 밝혀냈다고 밝혔습니다.
이번 연구는 IBS 기초과학연구단 지원사업으로 수행됐으며, 관련 분야 세계적 학술지인 셀(Cell)에 이날 온라인 게재됐습니다.
뇌는 대사 과정에서 지속적으로 노폐물을 생성하며, 이 노폐물은 뇌척수액을 통해 뇌 밖으로 배출됩니다. 이 과정이 원활하지 않으면 아밀로이드 베타(Amyloid-β) 등 신경독성 단백질이 축적돼 치매를 비롯한 퇴행성 뇌질환으로 이어질 수 있습니다.
연구팀은 그동안 앞선 선행 연구에서 뇌척수액의 이동 경로를 규명해 왔으나, 뇌척수액이 어떻게 뇌를 둘러싸고 보호 장벽 역할을 하는 '지주막'을 통과해 바깥층인 경막의 뇌막 림프관에 유입되는지는 오랫동안 풀리지 않은 난제로 취급돼 왔습니다.
연구팀은 지속적인 연구 끝에 그간 규명되지 않았던 뇌척수액이 지주막을 빠져나오는 첫 관문을 발견하게 됐고, 이를 '지주막 소창(Arachnoid fenestrations, 미세 구멍)'으로 명명했습니다.
이로써 뇌척수액이 지주막 소창을 거쳐 뇌막 림프관과 비강 림프관을 통해 목 림프절로 이동하는 전 과정을 규명하며 뇌 노폐물 배출 경로의 마지막 퍼즐을 완성한 것입니다.
노령 생쥐의 비강(코)에 VEGF-C 유전자 투여를 통한 뇌척수액 배출 기능이 개선된 모습 (과기부 제공)
나아가 연구팀은 노화가 이 배출 경로에 미치는 영향도 확인했습니다. 노화된 생쥐에서는 지주막 소창이 좁아지고 주변 뇌막 림프관이 감소했을 뿐만 아니라, 림프관과 후각신경이 통과하는 사골판의 통로도 좁아져 뇌척수액 배출 기능이 크게 감소하는 것으로 나타났습니다.
반면 노화된 생쥐의 비강 점막에 림프관 생성을 촉진하는 유전자 'VEGF-C'를 투여한 결과, 비강과 후각망울 주변 림프관 재생이 촉진되면서 감소했던 뇌척수액 배출 기능이 젊은 생쥐 수준으로 회복되는 결과를 확인했습니다.
연구팀은 이번 결과가 약물을 코 안으로 투여하는 비침습적 방식으로 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료 전략을 개발할 가능성을 보여준다고 설명했습니다.
고규영 IBS 혈관연구단장은 "이번 연구는 약 250년 전 뇌막 림프관이 처음 발견된 이후 오랜 난제였던 '뇌척수액의 지주막 통과 경로'를 명료하게 밝힌 이정표적 성과"라며, "이로써 뇌 노폐물 배출의 시작점부터 목 림프절에 이르는 연결 구조를 통합적으로 이해할 수 있는 기반을 마련했다"고 강조했습니다.
연구를 주도한 홍선표 연구위원은 "영장류에서도 동일한 지주막 소창 구조를 확인함으로써 사람의 뇌 청소 기전을 밝힐 핵심 단서를 확보했다"며, "앞으로 인체 조직을 이용한 연구로 확장하고, 다양한 퇴행성 뇌질환에 적용할 수 있는 새로운 치료 전략을 발전시켜 나갈 계획"이라고 밝혔습니다.
김성수 과기부 연구개발정책실장은 "이번 성과는 생명 현상의 이해를 높이고 뇌질환 연구의 패러다임을 바꿀 혁신적 성과"라며, "앞으로도 인류 난제에 도전하고 새로운 영역을 개척하는 기초·원천 연구에 대한 지원을 아끼지 않겠다"고 밝혔습니다.
JIBS 제주방송 신동원 (dongwon@jibs.co.kr) 기자
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