[한국기술뉴스] 한국연구재단은 경희대학교 의과대학 심인섭 교수와 충남대학교 생물학과 김철희 교수 공동 연구팀이 인지 발달 장애 및 뇌 질환에 관여하는 새로운 유전자 GNG8과 뇌 신경회로 고삐핵을 찾았다고 밝혔다.

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공동연구팀은 이번 연구를 통해 ‘GNG8 신규 원인유전자’가 학습, 기억 인지 기능에 관여한다는 것을 밝혀냈다. 공동연구팀은 GNG8 원인유전자가 결핍된 생쥐의 인지기능을 측정하기 위해 수동적 회피과제검사와 수중미로학습을 진행했다.

이를 위해 유전자가위 기술을 이용해 GNG8 원인유전자를 제거한 생쥐를 실험에 사용했다. 수중미로학습은 공간기억, 단기기억 등 공간학습을 측정하는 반면, 수동적 회피과제검사는 학습과 기억에 대한 장기, 명시적 기억을 검증하는 테스트 기법이다. 실험 결과, 공동연구팀은 정상생쥐에 비해 GNG8 원인유전자가 결핍된 생쥐가 기억력 및 학습력이 현저하게 감소한 것을 확인하였다.

공동연구팀은 학습 및 인지기능 저하의 원인이 뇌 고삐핵에서 아세틸콜린 합성효소가 발현되는 현상의 감소라고 분석했다. 아세틸콜린은 학습과 기억, 인지 기능에도 관여하는 물질이다. 때문에 아세틸콜린 합성이 줄어든 GNG8 원인유전자가 결핍된 생쥐에서 인지기능과 학습기능 저하가 관측됐다고 연구팀은 밝혔다.

또한 GNG8 원인유전자가 결핍된 생쥐의 해마에서 장기강화(LTP)가 감소한 것을 확인하였다. 장기강화(LTP)는 해마에서 단기기억을 장기기억으로 바꾸는 데 중요한 역할을 하는 세포기전이다. 해당 실험에서 생쥐의 기억 기능이 저하된 것은 이 때문이다.

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심 교수는 아세틸콜린과 GNG8 원인유전자의 관계에 대한 질문에 “일차적으로는 GNG8 원인유전자의 감소가 아세틸콜린성 신경세포에 영향을 미쳐 인지행동 저하가 나타났지만, GNG8이 고삐핵 내의 다른 신경세포들과도 같이 발현되고 있다”며 “이들이 어떤 역할을 하는지에 대한 관련성도 현재 연구 중에 있다. 보다 더 정확한 기전이 앞으로 밝혀질 예정”이라고 답했다.

이어 “김철희 교수 연구실과 공동연구를 통해 유전자가위, 제브라피쉬 유전자 녹아웃 동물을 이용한 초기연구에서 GNG8을 비롯한 몇 종의 유전자가 뇌의 고삐핵이라는 특정 부위에서만 발현됨을 발견했다”며 “이후 이 유전자들이 자폐증과 관련됐다는 것이 밝혀지면서 이번 공동연구를 계기로 유전자 녹아웃 생쥐를 이용한 행동학적 분석 및 신경기전 분석 연구가 본격적으로 진행되었다”고 연구 계기를 밝혔다.

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해당 연구가 주목받는 이유는 지금까지 내측 고삐핵이 정서, 혐오, 수면과 같은 감정 조절에만 관여한다고 알려져 있어서다. 이 부분이 인지기능에도 관여한다고 밝힌 것은 이번 연구가 최초이다. 이처럼 질병에 대한 원인유전자를 발굴하는 것은 신약개발을 가속화하고 관련 질환 진단 기술 개발을 위한 바이오마커를 제공한다는 의의도 있다.

심 교수는 “이번에 발표한 GNG8 원인유전자 외에도 고삐핵 특이적 유전자 2-3종을 더 발견하여 연구 중이며 GNG8 원인유전자의 새로운 신경분자기전을 추가로 연구 중에 있다”며 “발달장애인 자폐증을 비롯해 퇴행성 인지장애 알츠하이머병까지 포함하는 뇌신경정신질환의 분자진단 및 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.