알츠하이머 초기 뇌 속엔 무슨 일이?…뇌 영역별 분자 회로 규명

대표적인 치매 질환인 알츠하이머병의 복합적인 병태생리를 다각로로 이해할 수 있는 핵심 기반이 마련됐다. 뇌 속 분자 네트워크와 신경전달시스템 간 상호작용을 통합 분석한 결과가 나왔다.

한국뇌연구원은 윤종혁 퇴행성뇌질환 연구그룹 책임연구원 연구팀이 단백체와 신경전달물질 정보를 통합 분석해 알츠하이머병 초기 진행 시 뇌 부위별 ‘분자 신호 회로도’를 규명했다고 18일 밝혔다.

알츠하이머병은 타우 단백질의 비정상적인 축적, 도파민·세로토닌 등 신경전달물질 시스템의 이상이 복합적으로 얽혀 발생하는 것으로 알려져있다. 선행 연구들은 특정 단백질이나 개별 신경전달물질의 변화에 초점을 맞췄다. 단백질과 신경전달물질이 어떻게 유기적으로 연결돼 알츠하이머병이 생기는지에 대한 통합적인 이해에 도달하지 못했다.

연구팀은 ‘통합 멀티오믹스 분석 전략’을 도입했다. 멀티오믹스는 유전체, 단백체, 대사체 등의 생물학적 데이터를 분석해 질병 원인을 규명하는 연구법이다.

연구팀은 타우 이상으로 알츠하이머병에 이른 ‘알츠하이머 타우 병증’ 쥐 모델을 대상으로 해마, 대뇌피질 등 주요 뇌 영역 7곳에 대한 정량적 단백체 분석과 신경전달물질 프로파일링을 수행했다. 그 다음 최신 데이터 분석 기술을 적용해 단백질 신호전달 네트워크와 신경전달물질 농도 변화 사이의 기능적 연결 고리인 신규 신호 모듈을 도출했다.

그 결과 알츠하이머가 진행되면 도파민·세로토닌 관련 신호 모듈이 뇌 영역별로 특이한 변화를 보인다는 점이 관찰됐다. 특히 해마와 소뇌에서의 도파민·세로토닌 농도 변화가 특정 단백질 신호전달 네트워크와 밀접하게 연동돼 질환 진행에 관여하고 있다는 점이 입증됐다.

윤 책임연구원은 “이번 연구는 단백체와 신경전달물질 정보를 통합 분석해 알츠하이머병의 병태생리를 뇌 부위별 회로 수준에서 다각도로 이해할 수 있는 새로운 시각을 제시했다는 데 의미가 있다”며 “앞으로도 통합 멀티오믹스 기술을 기반으로 뇌 질환의 새로운 진단 및 치료 전략 개발에 기여하겠다”고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘분자 & 세포 단백질체학’ 최신호에 실렸다.

문세영 기자 moon09@donga.com