KAIST 이정호 교수팀 등 뇌전증 발병 원인 규명
극소수 돌연변이 세포가 주변 세포에 이상변화 유도
국내 연구진이 '간질'로 불리는 뇌전증의 발병 메커니즘을 밝혀냈다. 뇌전증을 보다 정교하게 치료하는 것은 물론 자폐증, 치매 등 다른 뇌 질환의 기전을 규명하는 데 유용할 전망이다.
KAIST는 이정호·백세범·손종우 교수 연구팀이 공동으로 MTOR 유전자 돌연변이에 의해 약물 저항성이 높은 뇌전증의 발병 과정을 알아냈다고 25일 밝혔다.
뇌전증은 어린이와 젊은 성인에 걸쳐 폭넓게 발병하는 대표적인 신경질환 중의 하나로, 국소 피질 이형성증(FCD)은 가장 흔한 뇌전증의 원인이다. FCD는 대뇌 발달 과정에서 일부 신경줄기세포의 MTOR 경로상 체성유전변이로 발생하는 질환으로, 항뇌전증제 약물에 반응하지 않아 치료가 어렵다.
연구팀은 동물모델 실험에서 개별 신경세포의 체성유전변이가 신경망 수준의 발작으로 이어지는 원리를 발견했다. 체성유전변이는 뇌 조직의 5% 이하인 매우 적은 수의 신경세포에서 발생하는데, 해당 신경세포들의 전기적 성질이 정상 세포와는 다르게 변화하는 것을 확인했다.
하지만, 전반적인 신경망 활동에 대한 시뮬레이션 결과, 이런 돌연변이는 매우 적은 신경세포에만 국한돼 있어 이 세포들 자체의 전기적 성질 변화만으로 전체 신경망의 비정상적인 활동을 설명할 수 없다.
연구팀은 후속 실험을 통해 뇌전증 발작을 유도할 수 있는 활성도가 MTOR 체성 유전변이를 가진 신경세포가 아니라, 그 세포 주변의 변이가 없는 신경세포에 의해 발생하는 것을 확인했다.
뇌전증을 일으키는 직접적 원인이 돌연변이를 가진 소수의 신경세포들이 주변 정상 세포의 이상 변화를 유도함으로써 전체 신경망의 발작 활성도에 영향을 주기 때문이다.
연구팀은 추가 동물실험과 수술 후 환자 뇌 조직 연구를 통해 MTOR 체성 유전변이를 가진 세포에서 '아데노신 키나제' 유전자가 과발현되는 것을 발견했다. 이로부터 주변 비 변이 신경세포의 과활성이 유도돼 전체 신경망 수준의 발작 활성으로 이어지는 것을 확인했다.
이정호 KAIST 교수는 "약물 저항성이 높아 기존에 효과적으로 대처할 수 없었던 뇌전증의 발병 원인을 유전체학, 신경생물학, 계산뇌과학 등 다학제적 접근으로 보다 깊이 있게 제시한 연구"라며 "앞으로 뇌전증 발병 원인과 치료법 개발에 기여할 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 신경학 분야 국제 학술지 '애널스 오브 뉴롤로지(지난달 29일자)'에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
KAIST 교수 연구진은 약물 저항성이 높은 뇌전증의 발병 메커니즘을 유전체학, 신경생물학, 계산뇌과학 등 다학제적 연구를 통해 밝혀냈다. 사진은 뇌전증 관련 발작 활성도의 완화 효과
