한국뇌연구원, 신경줄기세포의 뉴런·교세포 전환 스위치 단백질 발견해

한국뇌연구원 코소도 요이치(왼쪽) 박사와 이원영 연구원. 한국뇌연구원 제공

한국뇌연구원이 신경줄기세포에서 신경세포(뉴런) 또는 교세포(글리아)로 전환할 때 관여하는 단백질을 발견했다고 24일 밝혔다.

연구에는 신경회로 연구그룹 코소도 요이치(Kosodo Yoichi) 박사 연구팀이 나섰다.

이들은 뇌 발달 과정에서 만능세포로 여겨지는 신경줄기세포가 뇌와 신경계를 이루는 주요 세포인 뉴런 또는 글리아로 전환하는 과정에 관여하는 스위치 단백질을 발견했다.

신경줄기세포는 수정 후 태아의 뇌 발달 초기에 많이 발생한다. 뉴런이나 교세포 등 여러 종류의 신경세포로 분화하는 다재다능한 세포이다. 그러나 신경줄기세포가 뇌 발달의 어느 시점에서 어떤 세포로 변할지 결정하는 원리는 명확하게 밝혀지지 않고 있다.

연구팀은 뇌가 형성되는 시기에 신경줄기세포에서 발현되는 세포주기 조절인자 중 하나인 p18 단백질에 주목했다. p18 단백질은 사이클린 의존성 키나아제라는 효소의 억제제(cyclin-dependent kinase inhibitors, CDKIs)다.

연구팀이 뇌의 등쪽 피질이 발달하는 뇌발달 후기 단계에서 p18 단백질 유전자의 발현 수준을 조작하였더니, 신경줄기세포가 상층 신경세포와 신경교세포 사이에서 전환되는 정도가 달라졌다는 사실을 발견했다.

연구팀이 유전자를 조작한 마우스 모델을 활용해 신경줄기세포에서 p18 단백질을 인위적으로 활성화하자, 교세포가 더 많이 생성되고, 뇌 발달에 중요한 델타-노치(Delta-Notch) 신호경로가 활성화된다는 점도 노태영 이화여대 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 차세대 염기서열 분석 기술을 이용해 확인했다.

아울러 연구팀은 p18 단백질은 교세포의 분화를 유도하고, Dlx2라는 인터뉴런(interneuron)을 생성하는 유전자를 발현해 신경줄기세포에서 흥분성 뉴런, 교세포, 인터뉴런이라는 서로 다른 계통의 세포를 차례로 만드는 데 조절 인자로 작용한다는 사실도 최초 밝혀냈다.

코소도 요이치 박사는 "이 연구는 다양한 종류의 뇌세포들이 어떻게 적절한 수와 순서로 만들어지는지 이해하는 데 중요한 정보를 제공한다"며 "뇌 발달에서 세포 전환이 잘못될 경우 뇌전증이나 자폐 스펙트럼 장애 등과 같은 다양한 신경질환으로 이어지기 때문에, p18 단백질을 타깃으로 한 치료법 개발 연구에 도움이 될 것"이라고 말했다.