DGIST, 간질 발생 메커니즘 규명으로 유아 뇌전증 치료 기대

서병창 교수 연구팀, 간질 발생에 영향을 주는 뇌 신경 조절 물질 발견...관련 치료 물질 개발에 새로운 단초 제시

DGIST(대구경북과학기술원, 총장 국양) 뇌·인지과학전공 서병창 교수 연구팀이 간질 발생에 영향을 주는 뇌 신경 조절 물질을 발견했다. 연구결과 간질이 발생하는 메커니즘을 규명했으며, 향후 관련 치료 물질 개발의 단초를 제공할 것으로 보인다. 

연구팀은 칼륨이온 채널의 일종인 KCNQ2의 발현이 microRNA의 한 종류인 ‘miR106b’에 의해 조절된다는 것을 발견했으며, 비정상적으로 miR106b가 과다 생성되며 KCNQ2 내 단백질 발현을 억제하고, 이는 결국 뇌신경세포의 활성전위 생성 촉진과 간질(뇌전증)로 이어지는 원리도 함께 발견했다.  

이번 연구 성과는 관련 분야 국제학술지인 ‘미국 국립과학원 회보(Proceedings of National Academy of Sciences U.S.A)’ 온라인판에 11월 17일(수) 게재됐다. 

‘KCNQ2’와 ‘KCNQ3’는 채널 내 생성되는 단백질을 이용해 칼륨이온만 통과하도록 하는 칼륨이온 채널로, 뇌의 대뇌피질과 해마 등에서 발현되어 뇌신경세포의 활성전위 생성과 조절에 중요한 역할을 담당한다. 

특히, 채널의 발현이 억제되거나 돌연변이가 되면 칼륨이온이 정상적으로 배출되지 못하며 활성전위의 발생 빈도가 증가해, 간질이나 발작으로 이어진다. 

이와 관련된 여러 연구들이 있어왔지만, 뇌신경세포에 있는 KCNQ2와 KCNQ3내에서 단백질이 생성되고 이 단백질이 어떠한 원리에 따라 간질 발생에 관여하는지에 대해서는 자세히 규명되지 못했었다. 
 

▲ KCNQ2 채널에 결합하는 microRNA의 종류 및 결합 위치 (사진출처=DGIST)

연구팀은 이번 연구를 통해 정상적인 뇌신경세포의 KCNQ2와 KCNQ3 채널 내 단백질 합성 조절 원인과 그 작용방식에 대한 연구를 진행했다. 그 결과, KCNQ2와 KCNQ3 중에서도 KCNQ2 채널 내 단백질이 생성되는데 있어 microRNA의 한 종류인 miR-106b가 중요한 조절자로 작용하고 있다는 사실을 규명했다.  

또한, 해당 연구결과를 토대로 뇌신경세포의 활성전위 빈도를 낮추는 저해제를 성공적으로 개발해, 향후 간질 발생을 조절할 수 있는 가능성도 더불어 제시했다. 

특히, 연구팀은 생물정보학(Bioinformatics) 기술을 이용, KCNQ2 채널에 결합하는 microRNA 탐색을 위한 연구를 진행했는데 그 결과, microRNA 중 miR-106b가 강하게 결합한다는 사실을 발견했다. 

또한, 연구를 통해 아이가 태어나면서부터 miR-106b의 생성량이 점차적으로 줄어들며, KCNQ2는 그 생성이 도리어 증가하는 것을 관찰하는 데에도 성공해, 인간의 전반적인 신경의 활성이 향상되는 원리 파악에도 큰 성과를 거두었다고 평가받고 있다. 
 

▲ TuD miR-106b의 개발과 KCNQ2 단백질 합성에 미치는 효과 (사진출처=DGIST)

DGIST 뇌‧인지과학전공 서병창 교수는 “이번 연구는 유아기 뇌전증 발생의 원인인 KCNQ2와 KCNQ3 칼륨 채널의 발현 및 작용 기전을 이해하는데 중요한 기틀을 제시하는 연구다”며 “향후 뇌전증의 치료기전을 연구와 KCNQ2와 관련된 신경병증성 통증의 치료 물질 개발에 단초를 제공할 것으로 기대된다”고 했다. 

한편, 이번 연구에는 교신저자로 DGIST 뇌·인지과학전공 서병창 교수의 주도하에 ANLBio의 김기태 박사가 함께 참여하였고, 공동 제1저자로 DGIST 뇌·인지과학전공 김권우 박사가 참여했다. 

글. 김효정 기자 needhj@naver.com | 사진 및 자료출처 = DGIST(대구경북과학기술원)

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