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작성자	김노숙
작성일	2016-07-14 09:28:49 KST	조회	1,104
제목	뇌세포 재생의 마일스톤 기사 번역

스탠포드 대학의 연구진이 쥐의 시각을 관장하는 뇌세포를 재성장시키고 기능적인 연결을 구축하는데 성공했습니다. 이는 한 번 손상된 포유류의 뇌세포는 다시는 회복될 수 없다는 중심적인 이론을 뒤엎는데 일조하고 있습니다. 시각 손상을 겪은 쥐에게 시행된 이 연구는, 녹내장, 알츠하이머, 그리고 척추 손상과 같은 인간의 질병이 우리가 믿어왔던 것보다는 다시 고칠 수 있다는 것을 제시하고 있습니다.

양서류, 어류, 그리고 조류들은 뇌세포를 재생시키는 것이 알려져 있으며, 이전 연구들은 이러한 현상들이 포유류의 뇌세포를 재생하는데 단서를 제공했습니다. 스탠포드의 연구에서 5%보다 적은 망막 신경절 세포가 재생했다고 했지만, 이것만으로도 쥐의 시각에는 충분히 변화가 일어났습니다. 이 연구를 진행한 스탠포드의 신경생물학자 앤드류 휴버먼은 다음과 같이 말했습니다.

"뇌는 결함이 있는 입력을 다루는 데 아주 뛰어나며, 이는 우리가 충분한 치료를 위해 모든 신경세포를 재생시킬 필요는 없다는 것을 보여줍니다."

Nature Neuroscience에 월요일 출간된 이 연구는 다른 연구진들에 의해서도 찬사를 받았습니다. 이 연구에 참가하지 않은 존스 홉킨스 대학의 안과학 교수 돈 잭은 이 연구가 우리가 진짜로 시신경을 재생할 수 있을 어떤 특이점에 대한 의미있는 한 걸음이라고 평가했으며, 또한 인간의 손상된 능력을 재생시키는 것이 가능할 지도 모른다는 표시라고 말했습니다.

이전 연구들은 신경 축삭(Axons), 즉 신경세포가 신호를 보내기 위해 다른 뉴런으로 쭉 뻗는 긴 팔 같은 구조가 이와 같은 방식으로 재생할 수 있다고 제안을 했지만, 재생을 통한 확장과 시각의 회복을 보여준 연구는 이번 스탠포드의 것이 처음이었다고 돈 잭은 말했습니다. 돈 잭은 또한 존스 홉킨스 줄기 세포 및 시각 재생 의학 센터를 공동으로 총괄하고 있기도 합니다. 해당 연구는 신경 축삭이 올바른 위치로 다시 자라 연결을 구축하고 필요한 기능을 회복할 수 있음을 보여주었습니다. 휴버먼은 뉴런이 그들의 발달적 역사를 기억하고 그들의 집을 찾아간다고 말하면서, 이것이 신경 재생에서 새로운 기점(milestone)이 되었다고 말했습니다.

휴버먼의 연구진은 회복을 위하여 두 가지의 새로운 방법을 병행했습니다. 포유류의 중추신경계가 한 번 성숙하면, 그 속의 세포들은 "성장 스위치"를 꺼내리고 다시는 자라지 않습니다. 연구진은 이 스위치를 다시 켜기 위해서 유전자를 조종하여, 포유류 라파마이신 대상(mammalian target of rapamycin, mTOR) 신호 경로를 활성화시켰습니다. 이는 성장을 자극합니다. 또한 연구진은 손상된 눈을 운동시켰는데, 쥐에게 움직이는 고대조의 줄무늬를 보임으로 진행하였습니다.

"우리가 화학적 속임수(Chicanery)와 전기적 작동을 조합시키자 놀라운 협동 효과(Synergistic Effect)가 나타났습니다. 신경세포는 원래 알려진 것보다 500배 더 빠르고 길게 자랐습니다."라고 휴버먼은 말했습니다.

연구진은 또한 쥐의 건강한 눈을 가리고 줄무늬를 오직 손상된 눈으로만 바라보게 했을때 특히 더 효과적이라는 것을 보였는데, 이는 사시를 가진 인간 아이가 제대로 바라보지 못하는 눈만 사용하게 훈련시킬 때와 비슷한 방법입니다.

"해당 연구는 발달 중의 뇌와 눈에서 일어나는 소통이, 뇌가 사용할 수 있는 망막 세포에 대한 적절한 성장 요인과 활동 패턴의 조합으로 다시 나타날 수 있다는 것을 보인다."

휴버먼의 연구에 관여하지는 않았지만, 워싱턴대의 안과학 교수 러셀 밴 겔더는 이런 시각적 입력과 성장 활성화의 조합은 뇌세포를 자극해 자라게 하는대 성공했으므로 두 개 모두가 재생을 위해 필요하다는 데에 동의했습니다.

"50년 가량 일어나 약학의 진화를 생각해보면, 대부분의 효과적인 치료는 조합으로 이루어졌다. 우리 분야에서도 이것이 트렌드가 될 것이라고 생각한다."

연구의 공동저자이자 보스턴 소아과의 신경과학자인 쯔강 허(Zhigang He)는 하나의 과정만으로 뇌세포가 회복되지 않음이 별로 놀랍지는 않다고 말했습니다.

연구진은 대상 유전자를 활성화시키는 대상 유전자 치료를 위해 바이러스를 사용했지만, 허는 약과 같은 더 간단한 방법이 발견되어 인간에게 사용할 수 있으리라고 보았습니다. 비슷한 방식의 두 가지 방법을 병행하는 접근은 아직 인간 환자에게는 준비되지 않았다고 밝혔습니다. 그 이유는 인간의 시신경 세포는 쥐의 시신경 세포가 밀리미터 단위로 재생해야 하는 것과 달리 센티미터 단위로 재생해야 하기 때문입니다.

잭은 스탠포드 연구진이 해당 분야의 진전을 휴버먼의 이전 연구에 의해  이룰 수 있었다고 말했습니다. 휴버먼은 시각 체계의 세포들의 종류 차이를 확인하고 표시하는 연구에 많은 시간을 보냈습니다. 다른 연구들도 어느 정도의 재생에는 성공했지만, 이 연구는 재생의 정도를 늘리고 또한 특이 대상을 추적하여 성장시키는데 첫번째로 성공했습니다. 잭은 이것이 생각보다 빠르게 발전한 도구들이 얼마나 강력한지 보여준다고 말했습니다.

mTOR 경로에 대한 연구에 헌신한 허는 그가 이 새로운 연구가 얼마나 인간 환자들에게 이익이 될지 확실히 모르겠다고 말했습니다. 연구자들은 해당 접근방법에 대한 강점과 약점을 찾아 어떻게 환자에게 적용할 수 있을 지 더 탐사해야 할 것입니다. 망막/척추 손상에 대해 연구하던 허는 예전에는 손상된 시신경과 다른 뇌세포에 아무 것도 할 수 없었다면 이제는 어떤 유형의 환자가 이 치료에 이득을 얻을 수 있을지 생가해 봥야 한다고 말했습니다.

"망막 신경절 세포의 신경 활동을 강화함으로서 수많은 녹내장 환자들을 도울 수 있을 겁니다."

휴버먼은 이 연구가 빠른 시일 내에 초기 단계의 녹내장 환자를 도와 실명으로의 감퇴가 일어나지 않기를 바라고 있습니다.

스탠포드의 연구진은 또한 다른 뇌세포들도 언젠가는 스스로를 재생시킬 수 있을 날이 오지 않을까 제안했습니다. 휴버먼은 척추 손상 이후의 운동능력 재생과, 알츠하이머 등의 기억력에 관련된 질병의 추세 역전과, 자폐증의 사회적 결함을 최소화시킬 수 있을지도 모른다고 하며, 척추 손상과 다른 형태의 신경 세포 재생의 중요성은 매우 호기심을 불러일으킨다고 말했습니다.