국내 연구진이 뇌졸중이 일어나는 근본 원인을 규명하고, 치료법을 제시했다. 뇌경색 등 치료에 혁신적인 돌파구가 마련될 것으로 기대를 모은다.

연구는 기초과학연구원(IBS) 기억 및 교세포 연구단(단장 이창준)과 을지대학교가 공동으로 진행했다.

연구팀은 뇌졸중에 의한 뇌세포 손상은 뇌혈관이 막혀 과산화수소가 과도하게 생성되는 과정에서 별세포가 콜라겐을 생성해 신경세포를 사멸시킨다고 설명했다.

별세포는 뇌에서 가장 큰 비중을 차지하는 별모양 신경세포다. 뇌를 안정적으로 유지하거나 보호하는 역할을 한다. 특히, 뇌졸중이 발생하면 손상 부위 주변에 교세포 장벽을 형성, 병의 확산을 막는 역할을 한다.

그러나 연구팀은 이 보호막이 되레 신경세포가 죽는 원인이라는 것을 규명했다. 뇌졸중 이후 과산화수소가 급격히 증가하며 별세포를 자극하면, 별세포가 1형 콜라겐을 만들어낸다. 이렇게 형성된 교세포 장벽이 신경세포들을 포위해 결국, 사멸시킨다는 것.

연구팀은 이에 따라 과산화수소와 콜라겐 생성만 억제하면 뇌경색에 의한 뇌 손상을 원천 차단할 수 있다는 것. 연구진은 이 원리를 적용한 신약 후보물질(KDS12025)을 개발, 영장류 뇌졸중 모델에 투여한 실험에서 신경 손상 완화와 운동기능 회복 가능성을 확인했다고 부연 설명했다.

연구팀은 "콜라겐 생성 억제 및 과산화수소 제거가 가능한 신약 후보물질을 마우스 뇌졸중 모델에 투여한 결과, 교세포 장벽과 신경세포 사멸이 거의 사라지고 저하됐던 운동능력도 일주일 만에 정상 수준으로 개선됐다"고 말했다.

연구팀은 또 "뇌졸중 발생 이틀이 지난 후 투여한 경우에도 신경 기능이 회복된 것을 확인 했다. 1분 1초가 급박한 뇌졸중 치료 ‘골든타임’을 획기적으로 확장한 것"이라고 의미를 부여했다.

뇌졸중 영장류 모델에서도 효과가 나타났다. 연구팀이 이 신약후보 물질을 영장류에 투여한 결과, 3일 후 병변 크기가 확연히 줄었다. 일주일 만에 마비됐던 손이 완전히 회복된 것도 확인됐다. 과일을 집어먹는 실험에서 뇌졸중 원숭이는 운동장애로 움직일 수 없었지만, 이 신약후보물질로 치료한 원숭이는 10번 시도 모두 성공했다.

이보영 IBS 연구위원(공동 교신저자)은 “별세포에서 활성산소에 의한 콜라겐 합성 기전을 분자세포 수준에서 규명했다”며, “이는 신경세포 사멸의 다양한 원인을 이해하는 중요한 단서로서 뇌졸중 뿐 아니라 치매, 파킨슨 등 퇴행성 뇌질환 치료의 초석이 될 것”이라고 말했다.

이재훈 IBS 교세포 연구단 선임연구원은 "세포에서 분비되는 1형 콜라겐의 구조적 특성과 분비 형태를 규명하고, 해당 콜라겐이 뉴런의 어떤 신호전달 경로를 통해 세포 사멸을 유도하는지 기전을 심층적으로 분석할 예정"이라며 "앞으로 이러한 기전이 다양한 퇴행성 뇌질환에서도 공통적으로 작용하는지 확인할 것"이라고 덧붙였다.

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이창준 단장(교신저자)은 "별세포 역할에 대한 정설을 뒤집고 뇌졸중의 근본 메커니즘을 밝힌 것"이라며 "뇌경색 등 허혈성 뇌졸중을 포함한 뇌혈관 질환 치료에 혁신적 돌파구를 마련한 것"이라고 평가했다.

한편 연구결과는 대사 분야 국제 학술지 ‘셀 메타볼리즘(IF 30.9)’에 28일 0시(한국시간) 온라인으로 게재됐다.