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신경세포 생성 촉진으로 알츠하이머 쥐 기억력 회복
게시일 2023-01-24 15:31
미국 연구팀이 알츠하이머병 동물모델인 생쥐의 유전자를 조작해 새로운 뇌 신경세포(neuron)가 더 많이 생성되도록 하는 방법으로 알츠하이머로 손상된 기억력을 회복시키는 데 성공했다.
미국 시카고 일리노이대 의대 해부학·세포생물학과 오를리 라자로프 교수팀은 21일 과학저널 ‘실험의학 저널'(Journal of Experimental Medicine)에서 알츠하이머 생쥐의 유전자를 조작해 신경 줄기세포에서 더 많은 신경세포가 만들어지도록 한 결과 생쥐의 손상된 인지 기능과 기억력이 회복되는 것으로 나타났다고 밝혔다.
연구팀은 새로 만들어진 신경세포들이 뇌에서 기억을 담당하는 부위의 신경회로에 삽입돼 기능하면서 기억력을 회복시키는 것으로 나타났다며, 이 연구 결과는 신경세포 생성을 촉진하는 방법이 알츠하이머병에 적용할 수 있는 실현 가능한 치료 전략이 될 가능성을 시사한다고 설명했다.
뇌에서는 신경 줄기세포들이 ‘신경생성'(neurogenesis) 과정을 통해 새로운 신경세포로 발달한다. 이전 연구들에서는 알츠하이머병 환자나 알츠하이머 관련 유전자 변이가 있는 생쥐의 경우 모두 기억의 획득과 인출에 중요한 뇌 부위인 해마(hippocampus)에서 신경생성 과정이 손상된 것으로 밝혀졌다.
라자로프 교수는 그러나 “새로 만들어진 신경세포들이 기억력에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 신경생성의 결함이 알츠하이머병과 관련한 인지 기능 손상에 어떤 영향을 주는지 등은 명확하게 밝혀지지 않았었다”고 말했다.
연구팀은 알츠하이머병 동물모델 생쥐에서 신경 줄기세포의 죽음에 중요한 역할을 하는 유전자(Bax)를 제거해 신경 줄기세포에서 새 신경세포가 더 많이 만들어지도록 한 다음, 이들을 대상으로 공간인지 기능과 전후 관계상 기억을 측정하는 실험을 했다.
그 결과 Bax 유전자를 제거한 알츠하이머 생쥐의 해마에서는 새 신경세포가 더 많이 만들어지는 것으로 확인됐다.
또 이들 생쥐는 새로운 공간에 넣어 주변을 탐색하는 행동을 관찰하는 실험에서 대조군 알츠하이머 생쥐들보다 공간 인지 기능이 우수했으며, 특정 조건에서 전기 충격을 준 뒤 그 기억력을 측정하는 전후 관계상 기억 실험에서도 기억력이 정상적인 생쥐와 비슷한 수준으로 회복된 것으로 나타났다.
이어 연구팀이 기억이 생성되고 인출되는 과정에서 활성화되는 신경세포들이 형광을 내도록 조작해 관찰한 결과, 기억이 생성되는 신경회로에는 오래된 성숙한 신경세포들과 함께 새로 생성된 미성숙 신경세포들이 많이 포함된 것으로 나타났다.
그러나 알츠하이머 생쥐의 뇌 신경회로에는 새로 생성된 미성숙 신경세포들이 건강한 생쥐에 비해 훨씬 적었으며, Bax 유전자 제거로 신경생성 과정이 복구된 생쥐에게서는 신경회로 내의 미성숙 신경세포의 양이 회복된 것으로 확인됐다.
연구팀은 기억 저장 신경회로를 추가 분석해 신경생성 촉진이 기억 형성에 중요한 것으로 알려진 시냅스 구조인 수상돌기 가시(dendritic spines)를 증가시키고 신경 유전자 발현 패턴을 정상으로 회복시킨다는 사실을 밝혀냈다. 또 알츠하이머 생쥐의 뇌에서 새로 만들어진 신경세포의 활성을 억제하면 기억력 회복 효과가 사라진다는 사실도 확인했다.
라자로프 교수는 “이 연구는 해마 신경생성 훼손이 기억 형성에 필요한 미성숙 신경세포의 수를 감소시킴으로써 알츠하이머병 관련 기억력 저하에 중요한 역할을 한다는 것을 처음으로 보여준 것”이라며 “이는 신경생성을 촉진하는 것이 알츠하이머병 환자들에게 치료적 가치가 있을 수 있음을 시사한다”고 말했다.
미국 시카고 일리노이대 의대 해부학·세포생물학과 오를리 라자로프 교수팀은 21일 과학저널 ‘실험의학 저널'(Journal of Experimental Medicine)에서 알츠하이머 생쥐의 유전자를 조작해 신경 줄기세포에서 더 많은 신경세포가 만들어지도록 한 결과 생쥐의 손상된 인지 기능과 기억력이 회복되는 것으로 나타났다고 밝혔다.
연구팀은 새로 만들어진 신경세포들이 뇌에서 기억을 담당하는 부위의 신경회로에 삽입돼 기능하면서 기억력을 회복시키는 것으로 나타났다며, 이 연구 결과는 신경세포 생성을 촉진하는 방법이 알츠하이머병에 적용할 수 있는 실현 가능한 치료 전략이 될 가능성을 시사한다고 설명했다.
뇌에서는 신경 줄기세포들이 ‘신경생성'(neurogenesis) 과정을 통해 새로운 신경세포로 발달한다. 이전 연구들에서는 알츠하이머병 환자나 알츠하이머 관련 유전자 변이가 있는 생쥐의 경우 모두 기억의 획득과 인출에 중요한 뇌 부위인 해마(hippocampus)에서 신경생성 과정이 손상된 것으로 밝혀졌다.
라자로프 교수는 그러나 “새로 만들어진 신경세포들이 기억력에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 신경생성의 결함이 알츠하이머병과 관련한 인지 기능 손상에 어떤 영향을 주는지 등은 명확하게 밝혀지지 않았었다”고 말했다.
연구팀은 알츠하이머병 동물모델 생쥐에서 신경 줄기세포의 죽음에 중요한 역할을 하는 유전자(Bax)를 제거해 신경 줄기세포에서 새 신경세포가 더 많이 만들어지도록 한 다음, 이들을 대상으로 공간인지 기능과 전후 관계상 기억을 측정하는 실험을 했다.
그 결과 Bax 유전자를 제거한 알츠하이머 생쥐의 해마에서는 새 신경세포가 더 많이 만들어지는 것으로 확인됐다.
또 이들 생쥐는 새로운 공간에 넣어 주변을 탐색하는 행동을 관찰하는 실험에서 대조군 알츠하이머 생쥐들보다 공간 인지 기능이 우수했으며, 특정 조건에서 전기 충격을 준 뒤 그 기억력을 측정하는 전후 관계상 기억 실험에서도 기억력이 정상적인 생쥐와 비슷한 수준으로 회복된 것으로 나타났다.
이어 연구팀이 기억이 생성되고 인출되는 과정에서 활성화되는 신경세포들이 형광을 내도록 조작해 관찰한 결과, 기억이 생성되는 신경회로에는 오래된 성숙한 신경세포들과 함께 새로 생성된 미성숙 신경세포들이 많이 포함된 것으로 나타났다.
그러나 알츠하이머 생쥐의 뇌 신경회로에는 새로 생성된 미성숙 신경세포들이 건강한 생쥐에 비해 훨씬 적었으며, Bax 유전자 제거로 신경생성 과정이 복구된 생쥐에게서는 신경회로 내의 미성숙 신경세포의 양이 회복된 것으로 확인됐다.
연구팀은 기억 저장 신경회로를 추가 분석해 신경생성 촉진이 기억 형성에 중요한 것으로 알려진 시냅스 구조인 수상돌기 가시(dendritic spines)를 증가시키고 신경 유전자 발현 패턴을 정상으로 회복시킨다는 사실을 밝혀냈다. 또 알츠하이머 생쥐의 뇌에서 새로 만들어진 신경세포의 활성을 억제하면 기억력 회복 효과가 사라진다는 사실도 확인했다.
라자로프 교수는 “이 연구는 해마 신경생성 훼손이 기억 형성에 필요한 미성숙 신경세포의 수를 감소시킴으로써 알츠하이머병 관련 기억력 저하에 중요한 역할을 한다는 것을 처음으로 보여준 것”이라며 “이는 신경생성을 촉진하는 것이 알츠하이머병 환자들에게 치료적 가치가 있을 수 있음을 시사한다”고 말했다.
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