<저널 오브 뉴로 사이언스> 2월 10일자 논문 게재
“알츠하이머병, 조현병, 자폐증 환자에게 도움되길”

강동경희대병원 정신건강의학과 김태 교수 연구팀이 뇌 신경세포에 특정 자극이 가해질 때 일어나는 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 광미세투석(Opto-Dialysis) 탐침을 개발, 뇌가 수면상태에서 깨어있는 각성상태가 되는 과정을 밝혀냈다. 연구 결과는 미국뇌신경과학회(Society for Neuroscience) 학술지 <저널 오브 뉴로 사이언스(Journal of Neuroscience)> 2월 10일자에 발표됐다. 이 논문은 광유전학을 한 단계 개선했다는 평가를 받으며, 금주의 논문으로 게재됐다. 이번 연구에는 미국 하버드 의대 라디카 바시어 교수 연구팀이 함께 참여했다. 

뇌 각성 관련 새로운 사실 규명해 <미국국립과학원회보(PNAS)> 논문 게재
인간은 뇌에 있는 대뇌피질에 의해 기억, 사고, 각성, 인지하는 능력을 가진다. 뇌에서 어떻게 대뇌피질을 활성화시키는지 밝혀내면, 알츠하이머병과 조현병, 자폐증 등 뇌질환 치료에 도움이 될 것이라는 판단 아래 김태 교수 연구팀은 뇌과학 연구를 진행하고 있다. 지난해 3월에는 기저전뇌 영역의 파브알부민 신경세포가 대뇌피질과 직접 연결돼 인지기능 조절에 기여한다는 것을 규명해 세계 권위의 학술지 <PNAS> 온라인판에 논문을 게재한 데 이어 이번 논문을 발표했다. <PNAS> 논문에는 하버드 의대 로버트 맥컬리 교수 연구팀이 함께 참여했다. 

연구팀은 <PNAS> 논문에서 뇌가 깨어나고 상황이나 사물을 인지할 때 증가하는 뇌파인 감마파가 파브알부민 신경세포에 의해 발생한다고 보고했다. 그동안 기저전뇌의 콜린성 신경세포가 대뇌피질 전체로 자극 신호를 보내 각성을 유도하는 것으로 알려져 있었는데, 비콜린성 세포인 파브알부민 신경세포가 각성에 영향을 미친다는 사실을 새롭게 규명한 것이다. 연구팀은 광유전학을 통해 이를 밝혀냈다.

광유전학을 활용하면, 빛에 민감하게 반응하는 유전자를 주입한 특정 신경세포를 빛을 통해 활성화시키거나 억제시킬 수 있다. 선택적으로 신경세포를 조절할 수 있게 된 것이다. 그러나 자극 부위 자체의 뇌화학적 변화를 측정할 수 없어 결과 해석에 어려움이 있었다.

동물실험 통해 자폐증 등 치료 정밀도 높이는 연구 추진 중
김태 교수 연구팀은 기저전뇌의 비콜린성 세포가 뇌의 각성에 관여한다는 선행 연구 결과를 통해 자극 부위와 주변 부위와의 상호작용에 대한 연구의 필요성을 깨닫고, 후속 연구에서 광유전학과 뇌의 주변부 신경전달물질을 측정할 수 있는 미세투석기술을 융합해 신경세포 자극과 동시에 뇌화학적 변화를 측정할 수 있는 광미세투석 탐침을 개발했다. 연구팀은 광미세투석 탐침으로 광자극 부위의 변화를 측정한 결과, 기저전뇌의 콜린성 신경세포가 대뇌 신경세포를 직접 자극하는 것이 아니라 기저전뇌 내부의 주변 신경세포에 영향을 줘 각성상태가 되는 과정을 규명했다.

김태 교수는 그간의 연구 결과를 기반으로, 뇌 기능 규명뿐 아니라 알츠하이머병과 조현병, 자폐증 질환의 치료 정밀도를 높이는 연구를 추진 중이다. 지난해부터 교육부 지원을 받아 자폐증 광유전학적 치료 방법을 연구하고 있다. 김태 교수는 “이 연구가 성공하면, 알츠하이머병, 조현병 등의 동물모델에도 실험해 치료 효과 여부를 밝혀낼 수 있을 것”이라며 “임상에 도입되기까지는 아직 많은 단계를 거쳐야 하지만, 하루빨리 연구를 성공시켜 알츠하이머병과 조현병, 자폐증으로 고통받는 환자들에게 도움이 됐으면 한다”고 말했다.