- 노화 뇌 청소 기능, 유전자 치료 회복 가능성 제시
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| 이번 연구를 수행한 IBS 혈관연구단. 고규영(왼쪽부터) 단장, 홍선표 연구위원, 진철화 연구원.[과기정통부 제공] |
[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 치매와 같은 퇴행성 뇌질환을 유발하는 뇌 속 노폐물을 청소하는 뇌척수액의 숨겨진 배출경로를 세계 최초로 찾아냈다. 연구진은 노화로 저하된 노폐물 기능을 회복시키는 새로운 치료전략도 함께 제시했다.
과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 혈관 연구단 고규영 단장 연구팀이 동물 실험을 통해 뇌 속 노폐물을 청소하는 뇌척수액이 뇌를 감싼 뇌막을 통과해 뇌막 림프관으로 흡수·배출되는 핵심 경로를 세계 최초로 규명했다고 22일 밝혔다.
이번 연구성과는 세계 최고 권위 국제학술지 ‘셀(Cell)’에 22일 온라인 게재됐다.
뇌는 활발한 대사 활동 과정에서 끊임없이 노폐물을 만들어낸다. 이 노폐물은 뇌척수액에 실려 뇌 밖으로 배출되며, 이러한 ‘뇌 청소’ 과정은 뇌의 건강한 기능을 유지하는 데 필수적이다. 만약 뇌척수액의 생성과 배출이 원활하지 않으면 아밀로이드 베타 등 신경독성 단백질이 뇌에 축적돼 치매를 비롯한 퇴행성 뇌질환으로 이어질 수 있다.
연구팀은 지난 2019년과 2024년 네이처(Nature)에 발표한 연구를 통해 뇌척수액이 뇌 하부 뇌막 림프관 및 비인두 림프관 망을 거쳐 목 림프절로 배출되며, 노화에 따라 이 경로가 퇴화한다는 사실을 규명했다. 이어진 2025년에는 눈과 코 주위 등 얼굴 피부 아래 림프관을 통한 새로운 배출 경로와 함께 미세한 기계적 자극으로 배출을 촉진할 수 있음을 확인한 바 있다.
하지만 뇌척수액이 어떻게 뇌를 둘러싼 뇌막 중 질긴 보호 장벽 역할을 하는 ‘지주막’을 통과, 바깥층인 경막의 뇌막 림프관에 유입되는지는 오랫동안 풀리지 않은 난제였다.
연구팀은 이번 연구를 통해 뇌척수액이 지주막을 빠져나오는 첫 관문을 발견, 이를 ‘지주막 소창(Arachnoid fenestrations, 미세 구멍)’이라 이름 붙였다. 이로써 뇌척수액이 지주막 소창을 통과해 뇌막 림프관과 비강(코 안) 림프관을 거쳐 목 림프절로 이동하는 전 과정을 밝혀내 배출 경로의 마지막 퍼즐을 완성한 것이다.
먼저 눈으로 보기 힘든 미세한 배출 경로를 확인하기 위해, 림프관을 형광 표지한 특수 생쥐와 첨단 3차원 입체 영상 기술을 활용하여 후각망울(뇌 앞)에 있는 림프관이 비강의 림프관과 사골판(뇌와 비강 사이 얇은 뼈)을 사이에 두고 서로 직접 연결되어 있는 모습을 선명하게 포착･확인했다.
이어 주사전자현미경 이미징 분석으로 뇌 속 노폐물이 빠져나가는 배출 경로를 직접 확인했다.
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| 지주막 소창을 통한 후각망울 뇌막 림프관으로의 뇌척수액 배출 경로와 비강 내 VEGF-C 유전자 투여를 통한 뇌척수액 배출 회복 모식도.[과기정통부 제공] |
노화가 이 배출 경로에 미치는 영향도 확인했다. 노화된 생쥐에서는 지주막 소창이 좁아지고 주변 뇌막 림프관이 감소했을 뿐만 아니라, 림프관과 후각신경이 통과하는 사골판의 통로도 좁아져 뇌척수액 배출 기능이 크게 감소하는 것으로 나타났다.
노화된 생쥐의 비강 점막에 림프관 생성을 촉진하는 유전자인 ‘VEGF-C’를 투여한 결과, 비강과 후각망울 주변의 림프관 재생이 촉진되면서 림프관을 통한 배출 경로가 다시 넓어졌고, 감소했던 뇌척수액 배출 기능이 젊은 생쥐 수준으로 회복되는 놀라운 결과를 확인했다. 이는 약물을 코 안에 투여하는 비침습적인 방식으로 치매 등 퇴행성 뇌질환을 치료할 수 있는 새로운 전략적 가능성을 제시한다.
고규영 단장은 “이번 연구는 노화에 따라 지주막 소창과 주변 림프관, 사골판 통로가 함께 퇴화돼 노화에 따른 뇌청소 기능 저하의 구조적 원인을 규명한 성과”라고 말했다.
연구를 주도한 홍선표 연구위원은 “노화로 저하된 뇌척수액 배츨 기능을 젊은 개체 수준으로 회복시킬 수 있음을 확인했다”며 “앞으로 인체 조직을 이용한 연구로 확장하고, 다양한 퇴행성 뇌질환에 적용할 수 있는 새로운 치료 전략을 발전시켜 나갈 계획”이라고 밝혔다.
