[해외 연구] 21번 염색체의 유전자 OLIG2, 다운증후군 치료 타겟으로써의 가능성 발굴
[해외 연구] 21번 염색체의 유전자 OLIG2, 다운증후군 치료 타겟으로써의 가능성 발굴
  • 안선희 기자
  • 승인 2019.05.24 15:20
  • 댓글 0
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위 사진은 기사와 직접적인 연관이 없음 (출처:게티이미지뱅크)
위 사진은 기사와 직접적인 연관이 없음 (출처:게티이미지뱅크)

美 럿거스 대학교 주도의 연구에 따르면, 출생 전에 핵심 유전자를 타겟팅하는 것은 비정상적인 배아 두뇌 발달과 출생 후 인지 기능을 향상시킴으로써 다운 증후군을 치료하는데 도움을 줄 수 있을 것이라고 한다.

이번 달 23일 학술지 Cell Stem Cell에 게재된 논문에서 연구진은 뇌의 다른 세포로 변할 수 있는 줄기세포를 이용하여 살아있는 3D “오가노이드” 뇌 모델과 인간 세포를 이식한 쥐의 뇌 모델의 두 가지 실험 모델을 개발해 다운증후군과 연계된 초기 뇌 개발을 조사했다. 이 연구는 21번 염색체 OLIG2에 초점을 맞췄다. OLIG2 유전자는 초기 배아 단계에서 핵심적인 역할을 하며 뇌세포의 성장에 대해서만 특이적으로 작용한다.

"우리의 연구 결과는 OLIG2 유전자가 비정상적인 배아 뇌 발달을 반전시키고, 뇌의 흥분성 뉴런과 억제성 뉴런의 균형을 재조정하며, 산후 인지 기능을 향상시키는 데에 있어 잠재적으로 탁월한 산전 요법 타겟이라는 것을 암시한다."라고 럿거스 대학 세포생물학과 신경과학과의 Peng Jiang 교수가 말했다.

보통 정상적인 아기는 46개의 염색체를 가지고 태어나지만 다운증후군을 가진 아기들은 21번 염색체를 추가로 가지고 있다. 미국 질병통제예방센터(Centers for Disease Control and Prevention, 미국 질병통제예방센터)는 이것이 아이의 몸과 뇌가 발달하는 방식을 바꿔 심신적인 도전과제로 이어질 수 있다고 밝혔다. 다운증후군은 미국에서 진단된 가장 흔한 염색체 질환으로 700명 중 1명꼴로 영향을 미치며 매년 약 6,000명 정도의 아이들이 다운증후군을 갖고 태어난다.

연구진은 다운증후군 환자들로부터 채취한 피부 세포를 입수해 유전적으로 인간 유발성 다기능 줄기세포(human-induced pluripotent stem cells; hiPSCs)로 재프로그래밍했다. 배아줄기세포를 닮은 이 특별한 세포는 어린 시절과 성장기 동안 뇌세포를 포함한 여러 종류의 세포로 발전할 수 있으며, 약물 개발 및 질병 모델링에 유용한 도구라고 국립보건원은 밝혔다.

연구진들은 21번 염색체가 추가로 존재하는 줄기세포에서 추출한 뇌세포를 이용하여 발달 초기의 인간 뇌를 닮은 3D 뇌 오가노이드 모델을 개발했다. 그들은 또한 태어난 지 하루 만에 줄기 세포에서 추출한 인간 뇌세포를 뇌에 이식시킨 쥐 뇌 모델을 개발했다. 그들은 뇌 기능을 원활하게 하는 억제성 뉴런이 두 모델 모두에서 과다하게 생성되었고, 성체 쥐의 기억력이 손상되었다는 것을 발견했다. 또한 shRNA를 활용하여 OLIG2 유전자를 억제한 경우 초기 다운증후군 신경 생성자의 비정상적인 유전자 발현을 크게 역전시키고, 다운증후군 오가노이드와 키메라 마우스의 뇌에서의 연합뉴런 생산을 감소시키며, 다운증후군 키메라 생쥐의 행동 결손을 개선한다는 것을 밝혔다. 이는 OLIG2 유전자가 그러한 효과에 중요한 역할을 하고 그것을 억제하는 것이 개선으로 이어진다는 것을 의미한다.

뇌 오가노이드와 마우스 뇌 모델의 결합은 자폐 스펙트럼 장애와 같은 다른 신경 발달 장애를 연구하는 데 사용될 수 있다. 이것은 또한 과학자들이 알츠하이머 병의 메커니즘을 더 잘 이해하는데 도움을 줄 수 있다. Jiang 교수는 다운증후군 환자들이 종종 조기 발생 알츠하이머병에 걸린다고 말했다.


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