'뇌 속 청소부' 역할을 하는 세포를 실시간 추적할 수 있는 기술이 개발돼 알츠하이머병 등 신경퇴행성 질환을 치료하는 데 기여할 수 있게 됐다.
기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립연구단 장영태 부연구단장(포항공대 교수)팀은 싱가포르 연구팀과 함께 미세아교세포만을 선택적으로 염색하는 형광물질 'CDr20'을 개발하고, 이를 살아있는 동물의 뇌에서 실시간 추적·관찰하는 데 성공했다고 6일 밝혔다.
미세아교세포는 뇌에 침투한 병원체나 뇌세포에서 나오는 쓰레기를 처리하는 일종의 '청소부' 역할을 한다. 뇌세포 중 12%를 차지하고 있으며, 사용하지 않는 시냅스를 없애 뇌 회로를 효율적으로 만든다. 하지만 지나치게 많은 미세아교세포는 알츠하이머병 등을 유발한다.
지금까지 살아있는 동물에서 미세아교세포를 관찰하는 유일한 방법은 형질전환 생쥐를 활용하는 것이었다. 유전자조작을 통해 미세아교세포에 형광단백질을 발현하는 방식으로, 많은 노력과 비용이 들고 임상연구에 적용할 수 없는 한계가 있다.
연구팀은 형질전환 없이 미세아교세포를 간단하게 표지할 수 있는 형광물질을 뇌 조직 내 세포 상태와 유사한 뇌세포 배양체를 이용해 찾았다. 이 중 미세아교세포에만 선택적으로 염색하는 세포 선택성이 높은 물질을 'CDr20'로 명명했다. 이 물질을 알츠하이머병 모델 생쥐의 꼬리 정맥에 투여해 형광 현미경으로 관찰한 결과, CDr20이 미세아교세포만 정확하게 염색한다는 사실을 확인했다.
이어 어떤 원리를 통해 미세아교세포만을 특이적으로 염색하는지를 살펴보기 위해 2만개의 생쥐 유전자를 하나씩 없앤 미세아교세포 2만 여종의 라이브러리를 제작하고, 이들 중 CDr20에 염색되지 않는 세포를 모아 분석했다.
그 결과, CDr20의 염색 성능은 'Ugt1a7c'라는 유전자 유무에 따라 염색 차이가 있음을 알아냈다. 본래 형광이 매우 약한 CDr20이 Ugt1a7c 효소와 만나 분자구조에 변화가 생기고, 형광성이 큰 형태로 변화해 강한 붉은색 형광빛을 내는 것이다.
장영태 부연구단장은 "살아있는 개체의 뇌 속 미세아교세포를 형질전환 동물을 사용하지 않고 간단하게 표지할 수 있는 최초의 형광물질을 개발한 것"이라며 "다른 뇌세포에서 발현되지 않는 특별한 효소와 반응해 형광을 내는 물질인 만큼 향후 뇌질환의 궁극적인 원인 규명과 치료기법 개발에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
한편 이 연구결과는 세계적 학술지 '독일응용화학회지(지난달 30일)' 온라인판에 실렸다. 대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
미세아교세포에 특이적인 형광물질 'CDr20'을 적용해 형광현미경으로 살펴본 세포 염색 모습
