IBS, 장기 기억 유지하는 뇌 메커니즘 규명
알츠하이머·인지저하 치료 연구 새 방향 제시

기억을 오랫동안 유지하는 핵심 메커니즘이 뇌 속 별세포에 있음이 국내 연구진에 의해 규명됐다. IBS

오랫동안 기억을 유지하는 비밀이 뇌 속 ‘별세포(Astrocyte)’에 있다는 사실이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

그동안 기억은 신경세포의 영역으로 여겨졌지만, 별세포가 장기 기억 유지에 핵심적인 역할을 한다는 사실이 확인되면서 알츠하이머병과 인지저하 치료 연구에 새로운 가능성이 열릴 것으로 기대된다.

기초과학연구원(IBS) 기억 및 교세포 연구단은 한국뇌연구원(KBRI)과 공동연구를 통해 기억을 오랫동안 유지하는 핵심 메커니즘이 뇌 속 별세포에 있음을 규명했다고 밝혔다.

연구진은 별세포 내 단백질 Ank2(Ankyrin-2)가 장기 기억 유지에 필수적인 역할을 하며, 별세포 신호만 선택적으로 조절해 기억을 더 오래 유지할 수 있음을 동물실험을 통해 입증했다. 

연구진은 뇌에서 신경세포를 조절하는 별세포에 주목했다. 특히 별세포에 풍부하게 존재하는 단백질 Ank2가 기억 유지 과정에 중요한 역할을 할 것이라는 가설 하에 동물 실험을 진행했다. 

그 결과, 별세포에서만 Ank2 유전자를 제거한 생쥐는 학습 직후 확인한 최근 기억은 정상적으로 유지됐지만, 2주 뒤 측정한 장기 기억은 현저히 감소했다. 

또한 Ank2가 없는 별세포는 구조가 단순해지고, 기억 흔적을 저장하는 것으로 알려진 엔그램(engram) 신경세포와의 물리적 접촉도 크게 줄어든 것으로 나타났다. 

이와 함께 신경세포 간 연결을 강화해 기억을 형성하는 장기강화(LTP) 능력도 떨어졌다. 이는 별세포가 단순히 신경세포를 보조하는 역할을 넘어, 기억을 장기간 안정적으로 유지하는 데 직접 관여하고 있음을 보여준다.

기억 형성과 유지의 핵심 뇌 영역, 해마를 가득 채우고 있는 별세포. 기초과학연구원

연구진은 기억 유지 과정의 분자 메커니즘도 추가로 규명했다. 

분석 결과, Ank2는 별세포 내 칼슘 신호 전달에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. Ank2가 제거되면 세포 내 칼슘 신호가 약화되고, 이에 따라 신경세포 간 연결을 강화하고 기억 형성을 돕는 핵심 단백질인 뇌유래신경영양인자(BDNF) 신호에 대한 반응도 크게 떨어졌다.

연구진은 별세포 BDNF 신호를 인위적으로 활성화했을 때 기억 유지 능력을 높일 수 있는지도 확인했다. 빛으로 특정 세포를 선택적으로 자극하는 광유전학(optogenetics) 기술을 활용해 별세포 내 BDNF 관련 신호 경로를 선택적으로 자극한 결과, 실험동물은 기존보다 기억을 더욱 오랫동안 유지하는 것으로 나타났다. 

이는 별세포 신호만 조절해도 기억 유지 능력을 높일 수 있음을 보여주는 결과다.

교신저자인 고우현 연구위원은 “그동안 신경세포 중심으로 이해돼 온 기억 연구의 관점을 확장했다는 점에서 의미가 크다”며 “기억 유지 메커니즘에 대한 새로운 이해를 제공함으로써, 향후 노화나 우울증으로 인한 인지 저하나 알츠하이머병과 같은 다양한 기억 관련 뇌 질환 연구의 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다”고 밝혔다. 

또한 “향후 자폐스펙트럼장애나 지적장애와 같은 뇌발달장애에서 별세포의 Ank2가 어떤 역할을 하는지에 대해서도 연구를 확장해 나갈 계획”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 에 7일 온라인 게재됐다.

연구진은 이번 발견이 향후 기억력 저하와 치매, 뇌발달장애 치료 전략 개발의 새로운 단서가 될 것으로 기대하고 있다.

이승구 온라인뉴스 기자 [e-mail]