자폐 생쥐 빛 자극 줬더니 회복…자폐 환자 사회성 저하 원인 규명 한걸음 - 동아사이언스

herb-dokterethaliani.blogspot.com 김은준 IBS 시냅스뇌질환연구단장 연구팀은

김은준 IBS 시냅스뇌질환연구단장. IBS 제공.

국내 연구진이 자폐를 앓는 생쥐가 사회성이 저하되는 원인을 찾아내고 빛 자극으로 이를 어느 정도 회복시킬 수 있음을 실험적으로 확인했다. 연구를 더욱 발전시켜 사람에게 적용할 경우 향후 자폐 환자의 사회성 저하 메커니즘을 이해하고 이를 치료하는 데 기여할 것으로 기대된다.

김은준 기초과학연구원(IBS) 시냅스뇌질환연구단장 연구팀은 동물 실험을 통해 사회성과 인지능력이 관련된 뇌 신경세포의 기능이 약화되는 조건을 찾고 빛 자극을 줘서 사회성을 회복시키는데 성공했다고 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 25일자(현지시간)에 소개했다.

자폐증은 뇌 발달장애의 한 종류로 세계 인구의 2%가 앓는 질환이다. 사회성 및 인지능력 저하가 주요 증상으로 정확한 발병 메커니즘을 알려지지 않았다.

IBS 시냅스뇌질환연구단은 기존 연구를 통해 시냅스의 생성과 발달, 기능에 중요한 역할을 하는 단백질 ‘Shank2’가 결손될 때 시냅스 및 뉴런 작동에 중요한 ‘NMDA 수용체’의 기능이 저하돼 자폐가 유발된다는 사실을 규명했다. 이번 연구에서는 시냅스 수준의 문제가 사회성과 인지능력 저하로 이어지는 원리를 밝혔다.

연구진은 뇌 변화와 행동 및 인지기능의 연결고리를 찾기 위해 Shank2 단백질이 결손된 자폐 생쥐가 움직이는 물체나 다른 생쥐 등 다양한 대상과 접촉할 수 있도록 하고 내측 전전두엽을 관찰했다. 대뇌 전두엽의 안쪽 부분인 내측 전전두엽은 주로 인지, 판단, 감정, 사고 능력과 관련돼 있다.

관찰 결과 정상 쥐의 뉴런은 대상에 따라 각기 다르게 반응했지만 자폐 생쥐는 접촉 대상을 구분하지 못하며 비슷한 신경 활성 패턴을 보였다. Shank2가 결손되면 사회성이 떨어진다는 의미다.

Shank2 결손 생쥐의 사회성 저하 및 광유전학 자극을 통한 회복 모식도. IBS제공.

자폐 생쥐의 뇌에서는 억제성 뉴런 중 사회성과 인지능력이 관련된 ‘Pv 뉴런’의 NMDA 수용체 기능이 약화됐다. 이는 한번에 여러 전기신호를 생성하는 ‘다발성 발화’를 감소시켜 뉴런 간 상호작용을 저해했다. 연구진은 “Shank2 단백질이 결손된 자폐 생쥐는 Pv 뉴런의 NMDA 수용체에 이상이 생겨 다발성 발화가 감소해 사회성과 인지능력이 저하되는 것”이라고 설명했다.

연구진은 또 뉴런 간 직접 연결통로인 ‘전기적 시냅스’가 Pv 뉴런에서 과도하게 강화된다는 사실도 발견했다. 특정 Pv 뉴런에 빛 자극을 주면 전기적 시냅스를 통해 주변 Pv 뉴런들까지 다발성 발화가 일어나 사회성과 인지능력이 회복된 것이다.

김은준 단장은 “자폐의 주요 증상인 사회성 저하의 구체적 메커니즘은 물론 사회성을 회복시키는 데까지 성공했다”며 “자폐를 한층 깊이 이해하고 새로운 치료 방향을 제시할 것”이라고 밝혔다.

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