[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 자폐증과 같은 신경발달장애에 동반되는 감각 과민증의 원인이 밝혀졌다. 향후 신경발달장애 및 암질환과 동반된 감각이상증세의 조기 진단과 항암제 부작용 개선에도 큰 도움이 될 전망이다.

DGIST는 뇌‧인지과학전공 문제일 교수 연구팀이 정상적인 감각신경 형성을 위한 저해성 개재세포(inhibitory neuron)의 초기 발생 시에 관여하는 유전자인 'Abl1'의 중요한 메커니즘을 규명했다고 30일 밝혔다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 문제일 DGIST 뇌·인지과학연구소장(왼쪽) 제1저자 김재연 박사과정 학생. [제공=DGIST] 2020.01.30 swiss2pac@newspim.com

뇌의 발달 과정에서 인지 및 언어 신경회로보다 먼저 형성되는 감각 신경회로는 생후 1년 동안 폭발적으로 형성된다. 발달 과정 중 유전적, 환경적 결함으로 인해 저해성 신경회로의 형성이 제대로 이뤄지지 않으면 인지 장애와 감각 이상을 동반한 자폐증을 초래한다.

그간 자폐증 치료를 위한 연구는 인지 장애와 관련된 저해성 개제세포의 비정상적인 발달에 집중했으나, 이보다 먼저 발병되는 감각 이상에 대한 구체적인 원인 및 메커니즘은 연구가 미진했다.

이에 연구팀은 'Abl1' 유전자가 쥐의 후각 망울 내의 저해성 개재뉴런의 초기 발달 시기에 폭발적으로 발현 및 활성화됨을 최초로 발견했고, 렌티바이러스(lenti-virus)를 이용해 Abl1의 발현과 활성을 저해하면 저해성 개재세포들이 자신들의 세포층으로 정확하게 도달하지 못하는 구조적 결함이 발생함을 발견했다.

자폐증 유발 후보 유전자로 지목된 Abl1은 원래 암 유발유전자로도 잘 알려져 있다.

뇌 발달이 왕성한 2-9세 시기의 만성골수성 백혈병 환자들이 Abl1 활성 저해제인 표적항암제 글리벡(Gleevec, Imatinib)을 복용 시 60% 이상의 환자가 환취와 같은 감각이상 부작용을 보이는 점에 착안해, Abl1 발현 및 활성 저해가 글리벡 복용의 부작용처럼 쥐의 후각 감도를 비이상적으로 증가시킴을 확인한 것이다.

또한 단백질체학(proteomics)을 이용해, Abl1이 뇌의 구조발달에 주요한 역할을 하는 운동성 단백질인 더블코르틴(doublecortin, Dcx)을 일시적으로 인산화하는 것을 발견했다. 이는 Abl1이 미세소관의 역동성을 조절하며, Abl1과 Dcx 간의 새로운 신호전달체계를 제시했다.

문제일 DGIST 뇌‧인지과학전공 교수는 "아직까지 명확히 밝혀지지 않은 신경발달장애 혹은 암 질환에서 나타나는 감각 과민증의 기전을 이해하는데 중요한 단서를 찾았다"며 "이를 바탕으로 다른 감각이상 질환을 극복하는 후속연구가 진행되길 희망한다"고 밝혔다.

이번 연구 결과는 DGIST 뇌·인지과학전공 김재연 박사과정 학생이 제1저자로 참여했고, 세계적인 국제학술지 '셀 리포트(Cell Reports)' 온라인판에 7일 게재됐다. 아울러 한국연구재단의 '바이오·의료기술개발사업'과 한국뇌연구원의 '허브-스포크 기반 융합 뇌연구 사업'의 지원을 받아 수행됐다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 쥐의 후각망울 내 저해성 신경회로 발달 과정에서, Abl1은 태어난 직후 1주까지 폭발적으로 발현 및 활성화 된다. 이들은 특이적으로 일찍 태어난 저해성 개재세포에 높게 발현되며, Dcx의 인산화와 안정화를 통해 속모세포(TC)와 신경회로를 형성하게 된다. 하지만, Abl1 발현이 저해가 되면, Dcx의 안정성이 저하됨으로 인해 속모세포와의 신경회로가 제대로 회로를 형성되지 못하고, 결국 후각 감지와 역치값 설정에 이상을 동반한 후각 과민증을 보이게 된다. *MC: 승모세포; TC: 속모세포; sGC: 표면과립세포; sGCL: 표면과립세포층; dGCL: 내부과립세포층 [제공=DGIST] 2020.01.30 swiss2pac@newspim.com

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