척수손상 회복 막는 세포 속 ‘장애물’ 찾았다

시사위크=박설민 기자  교통사고나 추락 등 외상으로 발생하는 척수손상은 환자에게 운동·감각 기능의 영구적 상실을 초래할 수 있다. 뇌와 온몸을 잇는 신경의 중심 통로인 척수에는 손상의 회복을 멈춰 세우는 ‘제동장치’가 존재하기 때문이다. 이 제동장치가 작동하는 분자 수준의 원리를 국내 연구진이 최초로 밝혔다.

기초과학연구원(IBS)은 이창준 인지 및 사회성 연구단 단장 연구팀이 척수 내 별세포(astrocyte)가 생성하는 억제성 신경전달물질이 손상된 척수 회복을 방해하는 핵심 원인임을 규명했다고 11일 밝혔다. 이번 연구는 하윤 연세대 의대 교수팀과 공동 진행했다.

그동안 척수손상의 회복이 어려운 이유로 손상 부위에 형성되는 ‘교세포 장벽(glia barrier)’이 지목돼 왔다. 교세포 장벽은 손상 직후 별세포와 다른 교세포들이 급격히 증식해 상처를 두껍게 둘러싸는 조직이다. 초기에는 손상 부위를 보호하지만 시간이 지나면서 신경이 다시 자라나는 길을 막는다. 그러나 회복을 가로막는 정확한 분자적 기전은 밝혀지지 않았다.

이창준 단장 연구팀은 앞선 연구에서 반응성 별세포 반응성 별세포(reactive astrocyte)가 효소인 ‘마오비(MAOB)’를 통해 ‘가바(GABA)’를 비정상적으로 생성함에 주목했다. 가바는 억제성 신경전달물질이다. 이 물질이 비정상적으로 만들어질 경우, 알츠하이머 등 퇴행성 뇌신경질환을 악화시킨다.

IBS 연구진은 손상된 척수의 별세포를 분석해 가바가 신경세포 재생에 필요한 신경성장인자(BDNF)와 그 수용체(TrkB)의 발현을 억제한다는 것을 밝혔다. 그 결과, 손상 후 회복에 필요한 신경 성장 신호가 차단되면서 신경섬유의 재생과 기능 회복이 중단됐다. 즉, 마오비에 의해 가바가 생성되는 경로가 척수손상의 회복 과정을 멈춰 세우는 제동장치로 작용하는 것이다.

이를 검증하기 위해 연구진은 척수의 별세포에서 마오비의 발현을 억제하거나 활성화한 실험동물 모델을 이용해 척수손상 후 회복 과정을 비교했다. 분석 결과, 마오비 발현을 억제한 쥐는 손상된 신경섬유가 다시 자라났다. 또한 뒷다리 운동 기능이 크게 회복됐다. 

반대로 마오비 발현이 증가한 쥐에서는 척수 단면적이 정상 대비 절반 가까이 줄어드는 심각한 손상이 나타났다. 운동 기능도 거의 회복되지 않았다. 이러한 결과는 마오비-가바 경로가 척수손상의 회복을 막는 직접적 원인임을 보여준다.

이어 연구진은 마오비 억제제 ‘KDS2010’을 척수손상 동물에 투여해 효과를 확인했다. 약물을 투여한 쥐는 사다리 걷기 시험에서 뒷다리 미끄러짐이 줄어드는 등 보행 능력이 크게 개선됐다. 손상 부위에서 신경섬유가 새롭게 뻗어 나왔다. 또한 전선의 피복처럼 신경으로 신호가 빠르고 정확하게 전달되도록 돕는 신경섬유가 증가했다. 

영장류 모델에서도 손상 조직 손실이 현저히 줄고 신경이 보존되는 효과가 확인됐다. 특히, 건강한 성인을 대상으로 한 임상 1상 시험에서 약물의 우수한 안정성과 내약성이 검증되면서 실제 치료제로의 발전 가능성을 높였다.

이창준 IBS 단장은 “이번 연구는 척수손상 후 신경 재생을 직접 억제하는 분자적 경로를 규명한 결과”라며 “이를 제어하는 전략을 제시함으로써 기존 치료제와는 차별화된 근본적 치료 가능성을 보여줬다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘시그널 트랜스덕션 앤 타겟티드 테라피(Signal Transduction and Targeted Therap)’에 9월 11일 게재됐다.