우울증, 우울장애는 다양한 인지 및 정신 신체적 증상을 일으켜 일상 기능의 저하를 가져 오는 질환을 뜻한다. 대부분의 암을 포함한 만성질환과 마찬가지로 우울증 역시 근본적인 원인이 밝혀진 것이 없다.

황인상 기자 his@

지난 2012년, 세계보건기구(WHO)는 “2030년이 되면 우울장애가 사회적으로 부담이 큰 두 번째 질환이 될것”이라고 전망했다. 현재 세계 전 인구의 15%는 한번 이상 우울증을 경험하는 것으로 알려져 있다. 전 세계적으로 350만 여명이 넘는 사람이 우울증에 시달리고 있다고 한다.

새로운 전사 조절인자 ‘GATA1’ 규명

▲ 강효정 교수

최근 주목을 받고 있는 강효정 중앙대학교 생명과학과 교수는 ‘우울증 및 스트레스 장애와 관련된 GATA1 조절 메커니즘에 대한 통합적 유전체 분석’연구를 수행하는 중이다. 강효정 교수팀은 기존의 우울증 관련 연구에서, 우울증 환자의 전전두엽에서 변화되는 구조적 기능적 손실에 관여하는 유전자를 규명하기 위하여 GATA1이라는 새로운 전사 조절인자를 찾아냈다. GATA1은 혈구세포의 발생과정에 매우 중요한 역할을 하는 전사조절인자로 알려져 있으나, 성장이 끝난 뇌에서는 그 발현이 관찰되지 않으며, 따라서 그 기능에 관한 연구가 전혀 되어 있지 않은 새로운 우울증 타겟 유전자이다.

강효정 교수팀은 스트레스에 의해 뇌에서 Gata1의 발현이 유도되는 regional pattern을 분석하고 Gata1 증가에 의해 일어나는 유전자 발현 양상 및 조절 메커니즘을 밝히는 연구를 수행하고 있다. 강효정 중앙대학교 생명과학과 교수는 “우울증은 매우 복잡한 양상을 보이는 정신질환이므로 우울증과 관련된 기능 이상을 보이는 뇌 영역도 복합적이다”면서 “우리 연구실에서는 우울증에 중요하게 관여하는 것으로 여겨지는 뇌 영역들에서 나타나는 전사체 발현 양상을 mRNA 와 small RNA를 포함하여 포괄적으로 분석하고, WGCNA를 이용한 Co-expression network 분석을 통하여 우울증 환자의 뇌에서 나타나는 구조적/기능적 변화를 통합적으로 이해하고자 하는 시도를 하고 있다”고 설명했다. 이러한 systems biology를 이용한 포괄적, 통합적인 연구는 복잡한 뇌기능에 대한 깊이 있는 이해를 제공함으로써 학문발전에 기여함과 동시에, 21세기에 혁신적으로 이루어질 것으로 기대되는 personalized medicine 개발에도 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 또한 새로운 분야의 도입으로 국내 뇌신경과학계 및 생명과학 연구 분야에서의 연구범위를 확대 시켜줄 것으로 기대된다.

다운증후군의 발달 지연 원인 세계 최초로 규명
뇌발달 장애에 대한 사회적 관심이 증가되고 있는 가운데, 강효정 교수팀은 대표적인 뇌발달 장애인 다운증후군의 뇌인지 기능저하에 관한 메커니즘을 미국 예일대학교 연구진과 공동연구로 세계 최초로 규명해 다시 한 번 세계의 이목을 받고 있는 중이다. 강효정 교수가 제1저자, 미국 예일대학교 Nenad Sestan 교수가 교신저자로 참여한 연구팀은 다운증후군 환자의 뇌발달 과정에서 나타나는 발달 지연 원인을 유전체 수준에서 분석하기 위하여, 환자의 사후 뇌조직으로부터 추출한 전장 전사체 발현을 태아에서 성인 (40year)에 이르는 뇌발달 단계상 전 연령에 해당하는 기간에 걸쳐 정상인의 뇌 발달과정과 비교 분석하였다. 다운증후군은 염색체 비분리 현상에 의해 21번 염색체 3개가 한 쌍이 되어 발생하는 유전질환으로, 정상인에 비해 발달상에 지연이 나타나며, 특히 뇌발달과 관련하여 지적 능력에 문제가 있는 것으로 알려져 있다.

강 교수팀의 연구에 따르면, 실제 환자의 뇌조직으로부터 추출한 전사체의 유전자발현 네트워크 분석 결과 다운증후군 환자의 뇌 발달과정에서 신경교세포의 일종인 oligodendrocyte의 세포 분화가 정상인에 비하여 지연되어 나타났으며, 이로 인해 뇌신경세포들 간 정보 전달에 중요한 역할을 하는 Myelin 형성이 감소되어 있는 것으로 확인되었다. Myelin은 신경세포의 축삭(axon)을 따라 흐르는 신경 정보 전달 속도를 증가시키는 절연체로, 신경가소성(neuroplasticity) 연구와 관련하여 신경세포의 시냅스 등에 비하여 상대적으로 주목받지 못하여 왔고, 그 구성 성분인 oligodendrocyte에 대해서도 다소 연구가 부족한 편이었다. 그러나 최근 Brain imaging 기술에 의해 밝혀진 brain myelin pattern의 복잡성은 myelin이 신경가소성의 속도만을 조절하는 단순한 절연체가 아닌 뇌 전체의 정보 전달을 조율할 수 있는 시스템으로서의 가능성을 제시하고 있으며, 이와 관련하여 oligodendrocyte의 기능 또한 새롭게 재조명 되고 있다.

강 교수는 “이번 연구는 그동안 다운증후군을 포함한 지적장애를 나타내는 발달 질환에서 뇌의 백질 (white matter)의 기능적 연관성이 계속 제시는 되고 있었으나, 원인이 되는 구체적인 세포 유형이나 메커니즘이 규명 되지 않고 있었는데, 이번 연구 결과에서 Myelin을 구성하는 oligodendrocyte의 분화과정의 결함이 실제 환자의 뇌조직에서 확인되었으며 또한 다운증후군의 염색체 변이를 이용한 동물모델에서 연구진의 가설을 증명하는 결과를 보여줌으로써 다운증후군과 같은 뇌인지 발달 장애 연구 및 치료에 중요한 단서를 제공했다는 점에서 의의가 있다”고 밝혔다. 이 연구 성과는 , <Down Syndrome Developmental Brain Transcriptome Reveals Defective Oligodendrocyte Differentiation and Myelination>라는 제목으로 뇌신경생물학 분야 세계 최고 권위의 학술지인 ‘Neuron’ 에 게재됐다. NM