베일러 의과대학 연구진이 뇌에 이미 알츠하이머 플라크를 청소하는 전담팀이 있다는 사실을 발견했다. 그저 약간의 격려가 필요할 뿐이다. 연구팀은 별 모양의 지지세포인 별세포(astrocytes)에서 Sox9라는 단백질 수치를 높이면 독성 아밀로이드 플라크를 제거하면서 알츠하이머병 마우스 모델의 기억력과 사고 능력을 보존할 수 있음을 밝혀냈다.
네이처 뉴로사이언스에 발표된 이 연구는 별세포에 초점을 맞췄다. 별세포는 마치 주차장에서 모두가 어디에 주차했는지 기억하는 친구처럼 뇌 통신과 기억 저장을 돕는 필수 작업을 처리한다. 뇌가 노화함에 따라 별세포는 기능적 변화를 겪는데, 이러한 변화가 노화와 신경퇴행에 어떤 의미를 갖는지는 지금까지 미스터리였다.
제1저자 동주 최 박사(베일러 세포유전자치료센터 및 신경외과에서 연구 수행, 현재 텍사스대학교 휴스턴 건강과학센터 조교수)는 별세포가 정상 뇌 기능에 필수적인 다양한 작업을 수행한다고 설명했다. 연구진은 Sox9이 노화된 별세포에서 많은 유전자의 활동을 제어하기 때문에 노화 관련 뇌 청소 속도 저하의 주요 용의자로 지목했다.
연구팀은 이미 인지 장애와 아밀로이드 플라크가 있는 마우스 모델에서 Sox9 발현을 조작했다. 이는 증상이 나타나기 전에 테스트하는 것보다 더 현실적인 시나리오로, 마치 해가 쨍쨍할 때 새는 지붕을 고치려는 것과 같다. 6개월 동안 마우스가 친숙한 물체와 환경을 인식하는 능력을 추적한 후 플라크 축적을 측정했다.
결과는 명확했다. Sox9 수치가 낮을수록 플라크 축적이 빠르고 별세포 구조가 단순해졌으며, Sox9 수치가 높을수록 별세포가 작은 진공청소기로 변해 플라크 제거와 구조적 복잡성이 개선되었다. Sox9이 증가된 마우스는 더 나은 인지 기능을 유지했는데, 이는 뇌의 지원팀을 활성화하면 정신 쇠퇴를 늦출 수 있음을 시사한다.
"Sox9 발현을 증가시키면 별세포가 더 많은 아밀로이드 플라크를 섭취하여 진공청소기처럼 뇌에서 제거한다는 사실을 발견했습니다"라고 교신저자 벤저민 디닌 박사(베일러 교수 겸 학과장)가 말했다. "현재 대부분의 치료법은 뉴런에 초점을 맞추거나 플라크 형성을 예방하려고 합니다. 이 연구는 별세포의 자연적인 청소 능력을 강화하는 것도 그만큼 중요할 수 있음을 시사합니다."
연구진은 시간이 지남에 따라 인간 뇌에서 Sox9을 이해하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 경고하지만, 이번 발견은 별세포를 신경퇴행성 질환에 대한 자연 방어 수단으로 활용하는 치료법의 문을 열어준다. 즉, 뇌 청소부에게 승진과 더 나은 장비를 제공하는 셈이다.
베일러의 추가 기여자로는 산자나 무랄리, 욱봉 권, 준성 우, 은아 크리스틴 송, 윤정 고, 데보 사르다르, 브리트니 로지, 이팅 청, 마이클 R. 윌리엄슨, 텅웨이 황, 케이틀린 산체스, 조애나 얀코우스키가 있다. 이 연구는 국립보건원 보조금과 데이비드 앤 율라 윈터만 재단 등의 지원을 받았다.