인간의 배아줄기세포를 배양한 뇌 오르가노이드. 녹색 부분은 줄기 세포, 빨간색은간(幹)세포,흰색은 신경 세포이다. 취리히대학 제공
문제는 불시에 나타나는 돌연변이가 뇌 신경 줄기세포의 분열을 방해한다는 것이다. 이렇게 신경 줄기세포가 제대로 기능하지 못하면 뇌의 학습과 기억 능력이 감퇴한다. 이런 뇌 신경 손상이 어떤 생리적 경로를 거쳐 발생하는지는 지금까지 거의 밝혀진 게 없다.
이와 관련해 스위스 취리히대(UZH) 뇌 연구소의 제바스티안 예스베르거 교수가 이끄는 국제연구팀이 뇌의 신경 발달을 제어하는 지질 대사 효소를 처음으로 발견했다고 미국고등과학협회(AAAS)가 운영하는 비영리 뉴스 매체인 유레카얼럿이 7일(현지시간) 보도했다. 연구결과는 뇌의 신경 줄기세포 분열을 치료적 목적으로 조절하는 실마리를 찾아낸 것이다. 특정 지질 대사 효소가 뇌의 줄기세포 활동을 평생 제어한다는 사실이 밝혀진 건 처음이다. 연구팀은 이런 요지의 논문을 8일 저널 ‘셀 스템 셀(Cell Stem Cell)‘에 발표했다.
지방산 합성효소(FASN)는 말 그대로 지방산의 생성에 관여하는 효소다. 하지만 이 효소를 생성하는 특정 유전자 코드에 돌연변이가 생기면 뇌 인지 기능의 결함을 유발한다. 연구팀은 생쥐 모델과 인체 기관을 모방해 배양한 3차원 줄기세포인 인간 뇌 오르가노이드에 실험하면서 FASN의 유전적 변이를 관찰했다.
인지 기능이 손상됐을 때와 똑같은 변이가 FASN에 나타나도록 유전 정보를 조작하자, 생쥐와 오르가노이드 양쪽 모두에서 뇌 신경 줄기세포의 분열이 줄었다. 변이를 일으킨 FASN 효소는 과도한 활성 상태로 변하면서 줄기세포 내의 지방 축적을 늘렸다. 그러자 스트레스를 받은 줄기세포는 분열 능력이 떨어졌다. 아울러 FASN에 돌연변이가 생긴 생쥐도 학습과 기억 기능이 약해졌다는 게 확인됐다.
예스베르거 교수는 “FASN 지질 대사와 줄기세포 분열과 인지 능력이 기능적으로 서로 연관돼 있다는 것을 보여준다고”고 말했다.
이기철 선임기자 chuli@seoul.co.kr
