알츠하이머, 뇌 부위별 '분자 신호 회로도' 알아냈다

[아이뉴스24 정종오 기자] 한국뇌연구원(KBRI, 원장 이승복)은 퇴행성뇌질환 연구그룹 윤종혁 박사 연구팀이 단백체와 신경전달물질 정보를 통합 분석해 알츠하이머(AD) 초기 진행에 따른 뇌 부위별 ‘분자 신호 회로도’를 알아냈다.

이번 연구는 뇌 속 분자 네트워크와 신경전달 시스템의 상호작용을 통합적으로 분석함으로써 알츠하이머병의 복합적 병태생리를 다각도로 이해하는 핵심 기반을 마련한 것으로 주목된다.

알츠하이머병은 타우 단백질의 이상 축적을 비롯해 도파민·세로토닌 등 다양한 신경전달물질 시스템의 이상이 복합적으로 얽혀 발생하는 질환이다.

기존 연구는 특정 단백질이나 개별 신경전달물질의 변화에만 집중했다. 이들이 뇌의 각 영역에서 어떻게 유기적으로 연결돼 질환을 진행하는지에 대한 통합적 이해는 여전히 부족한 상황이었다.

윤종혁 박사 연구팀은 이러한 한계를 극복하고자 ‘통합 멀티오믹스 분석 전략’을 도입했다. 연구팀은 알츠하이머 타우 병증 모델 (PS19) 마우스를 활용해 해마와 대뇌피질을 포함한 뇌 전체 7개 주요 영역에 대한 정량적 단백체 분석과 신경전달물질 프로파일링을 동시에 수행했다.

이어 최신 데이터 분석 기술을 적용했다. 단백질 신호전달 네트워크와 신경전달물질 농도 변화 사이의 기능적 연결 고리인 신규‘신호 모듈(Signaling Module)’을 도출해냈다.

분석 결과, 알츠하이머가 진행됨에 따라 도파민과 세로토닌 관련 신호 모듈이 뇌 영역별로 특이하게 변화한다는 사실이 관찰됐다. 특히 해마와 소뇌에서는 이들 신경전달물질의 농도 변화가 특정 단백질 신호전달 네트워크와 밀접하게 연동돼 질환 진행에 관여하고 있음을 발견하고, 과학적으로 입증했다.

이는 알츠하이머의 복합적 병태생리를 개별 분자 수준을 넘어 뇌 부위별 ‘분자 회로도’ 수준에서 규명한 성과다.

윤종혁 박사는 “이번 연구는 단백체와 신경전달물질 정보를 통합 분석함으로서 알츠하이머병의 병태생리를 뇌 부위별 회로 수준에서 다각도로 이해할 수 있는 새로운 시각을 제시했다는 데 의미가 있다”며 “앞으로도 통합 멀티오믹스 기술을 기반으로 뇌질환의 새로운 진단과 치료 전략 개발에 이바지하겠다”고 말했다.

연구 결과(논문명: An integrative proteomic approach to reveal altered signaling modules during Alzheimer’s disease progression in PS19 tauopathy mice)는 생화학 연구방법론과 단백체학 분야 최상위 국제 학술지 ‘Molecular & Cellular Proteomics(MCP)’ 최신호에 실렸다.