[더테크=조재호 기자] KIST 연구진이 신경계 질환인 알츠하이머와 파킨슨병의 발병기전을 규명하기 위해 뉴런의 변화를 시각화할 수 있는 차세대 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KIST)은 21일 뇌과학연구소 김윤경 박사 연구팀이 장영태 포항공과대학 교수 연구팀과 함께 차세대 뉴런 표지 기술인 NeuM을 개발했다고 밝혔다.

NeuM(뉴엠, Neuronal Membrane-selective)은 신경세포막을 표지해 뉴런구조를 시각화하고 뉴런의 변화양상을 실시간으로 모니터링할 수 있는 차세대 뉴런 형광 표지 기술이다.

뉴런은 감각기관이 받아들인 정보를 뇌로 전달하는 신경세포다. 이 신경세포가 기능이상 및 점진적 퇴행으로 발병하는 신경계 질환이 알츠하이머성 치매와 파킨슨병인데 뇌졸중과 함께 3대 노인성 질환으로 꼽힌다.

따라서 퇴행성 신경질환을 극복하기 위해서는 살아있는 뉴런 기관을 선택적으로 표지해 모니터링하는 기술 개발이 필요했다. 기존 유전자 기반 표지 기술과 항체 기반 표지 기술은 특정 유전자의 발현이나 단백질에 의존해 정확성이 낮고 장기간 추적 관찰에 어려움이 있었기 때문이다.

연구팀은 신경세포의 분자 설계를 통해 신경세포막에 우수한 결합력을 지녀 뉴련의 장기 추적관찰 및 고해상도 이미징이 가능한 NeuM을 개발했다.

NeuM에 존재하는 형광 프로브는 살아있는 세포 활성을 이용해 신경세포막과 결합해 특정 파장의 빛을 방출한다. 이를 통해 신경세포 말단구조를 세밀하게 관찰할 수 있으며 분화 및 상호작용도 모니터링이 가능하다.

아울러 NeuM은 살아있는 신경세포의 세포내이입(Endocytosis)을 통해 세포막을 염색해 6시간에 불과했던 신경세포 관찰 시간을 최대 72시간까지 늘렸다.

NeuM은 아직 치료제가 없는 퇴행성 신경질환의 연구와 치료법 개발에 실마리를 제공할 것으로 기대된다. 퇴행성 뇌질환은 아밀로이드와 같은 독성 단백질 생성 및 염증 물질의 유입으로 신경세포가 손상되어 발생하는데 신경세포 변화를 더욱 정밀하게 관찰해 치료 후보물질을 평가하는데 효율적으로 활용될 수 있기 때문이다.

연구팀을 이끈 김윤경 박사는 “NeuM은 노화 및 질병으로 인해 퇴행하는 신경세포를 구분해 퇴행성 뇌질환의 발생기전을 규명하고 치료법 개발에 중요한 도구가 될 것”이라며 “지금보다 더 정밀한 신경세포의 분석을 파장의 색깔을 구분할 수 있도록 고도화할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 Angewandte Chemie의 최신 호에 게재됐다.