[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 사람과 원숭이 같은 영장류에만 있는 DNA 조각 ‘Alu’로 인한 유전자 변화가 아연 불균형과 골지체 손상을 거쳐 치매성 신경퇴행으로 이어지는 과정을 규명하는데 성공했다.

한국생명공학연구원은 줄기세포융합연구센터 이미옥·손미영 박사팀이 사람 줄기세포로 만든 뇌 오가노이드를 활용해 Alu에 의한 유전자 변화가 뇌 신경세포 손상과 치매 증상으로 이어지는 연결고리를 밝혀냈다고 26일 밝혔다.

Alu(알루)는영장류에만 있는 DNA 조각으로 사람 유전체의 약 10%를 차지한다. Alu가 서로 잘못 연결되면 그 사이의 유전정보가 사라지는 문제가 생길 수 있다.

이번에 연구팀은 SPAST 유전자에 주목하고 실제 환자와 비슷하게 SPAST 유전자의 일부를 없앤 사람 줄기세포를 뇌 오가노이드로 키워 유전자 변화가 뇌세포에 어떤 영향을 미치는지 관찰했다. SPAST 유전자의 일부가 사라지면 운동장애뿐 아니라 치매 증상까지 나타나는 환자가 있지만 아직 원인은 명확히 밝혀지지 않고 있다.

연구팀의 뇌 오가노이드 분석 결과, 삭제된 SPAST 유전자가 인접한 다른 유전자와 비정상적으로 연결되면서 세포 내 아연을 운반하는 ZnT6 단백질이 정상보다 약 절반으로 감소하는 것으로 나타났다.

이로 세포 내 아연 균형이 무너지고 단백질과 지방을 가공·운반하는 골지체가 손상되면서 신경세포 손상으로 이어졌다. 특히 알츠하이머병과 관련된 아밀로이드 베타 단백질은 약 10배, 죽어가는 신경세포는 약 4배 증가했다.

또 연구팀이 아연 불균형을 완화하거나 골지체 손상을 막자 골지체 구조가 회복되고 아밀로이드 베타도 감소했다. 이는 아연 균형과 골지체 기능을 회복하는 것이 새로운 치료전략이 될 수 있다는 의미다.

알츠하이머병 환자의 뇌 조직에서도 ZnT6 이상과 골지체 손상의 연관성이 확인됐으며 분석 가능한 환자 2명 중 1명에서는 뇌 오가노이드에서 확인한 것과 같은 비정상적인 유전자 연결도 발견됐다. 단, 분석 대상이 적어 일반적인 알츠하이머병과의 연관성은 추가 연구가 필요하다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구는 기존 동물모델로는 확인키 어려웠던 사람 특유의 DNA 조각에서 비롯된 유전자 변화가 '아연 불균형→골지체 손상→신경세포 손상'으로 이어지는 새로운 신경퇴행 경로를 제시했다는 점에서 의미가 크다. 연구 결과는 국제학술지 'Signal Transduction and Targeted Therapy' 온라인판에 지난달 29일 게재됐다.

이미옥 박사는 "사람에게 특징적인 DNA 구조에서 시작된 유전자 변화가 아연 균형과 골지체 기능을 무너뜨려 치매와 관련된 신경퇴행으로 이어질 수 있음을 밝혔다"며 "치매를 비롯한 신경퇴행성 질환의 발병 원리를 이해하고 새로운 치료법을 개발하는 데 기여할 것"이라고 말했다.

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