서울대학교의과대학 묵인희 교수 연구팀과 성균관대 생명물리학과 박종찬 교수 연구팀은 알츠하이머병 진행 중 ePtdSer의 존재와 관련해 아밀로이드 플라크 주변에서 TREM2 의존성 미세아교세포의 식균작용에 대한 새로운 메커니즘을 규명했다고 밝혔다.

알츠하이머병(AD)은 인지장애와 기억 손상을 나타내는 퇴행성 뇌 질환으로, 뇌 내 베타 아밀로이드(Aβ)와 타우 단백질의 과도한 축적이 특징이다. 이러한 축적은 신경세포의 손상과 지속적인 신경염증 반응을 초래한다.

 ▲ 묵 인희 교수         박 종찬 교수

미세아교세포는 뇌와 척수의 주요 신경아교세포로, 정상적인 뇌 기능 유지와 신경 보호에 중요한 역할을 하며 과도한 시냅스를 제거하고, Aβ 및 신경섬유 엉킴을 제거하는 데 기여한다.

최근 연구에 따르면, 미세아교세포는 뉴런 표면에 노출된 외부화된 포스파티딜세린(ePtdSer)을 인식하여 시냅스를 가지치기하며, 이 과정은 TREM2 수용체에 의해 조절된다. 그럼에도 불구하고 Aβ플라크의 TREM2 매개 식세포작용의 원동력은 아직 알려지지 않았다.
 

연구팀은 본 연구를 통해 2D/3D/4D (알츠하이머병 환자 유래 iPSC 유래 미세아교세포, iPSC 유래 뉴런, 뉴런 미세아교세포 공배양 시스템, 뇌 어셈블로이드) 첨단 배양 시스템을 사용하여 미세아교세포의 TREM2를 통한 Aβ의 제거가 Aβ 플라크를 둘러싼 영양 장애 뉴런에서 생성된 외부화된 포스파티딜세린(ePtdSer)에 의해 가속화된다는 것을 확인했다.

또 연구팀은 산발성(CRISPR-Cas9 기반 APOE4 타입의 역분화줄기세포)과 가족성(APPNL-G-F/MAPT 이중 Knock-In 마우스) 알츠하이머병 모델 미세아교세포의 TREM2 수준이 감소하고 ePtdSer 양성 Aβ 플라크에 대한 식세포 활동이 부족한지 여부를 조사한 결과 산발성 및 가족성 알츠하이머병 미세아교세포에서 TREM2 수준 감소로 인해 ePtdSer과 공존하는 Aβ를 제거하는 능력이 감소되는것을 확인했다.

이번 연구는 Aβ 플라크의 미세아교세포 식균작용에서 ePtdSer의 역할에 초점을 맞춰 다양한 이미징 기술과 알츠하이머병 환자 iPSC 기반 첨단 배양 모델 시스템과 마우스 모델을 사용하여 TREM2 매개 Aβ 플라크 제거의 원동력을 밝히고, TREM2-ePtdSer 축을 통해 미세아교세포 Aβ 플라크 식균작용에 대한 새로운 통찰력을 제공한다는 점에서, 알츠하이머병 치료에 새로운 시각을 제공한 중요한 진전으로 평가된다.

묵인희 교수는 “알츠하이머병 진행 중 ePtdSer의 존재와 관련하여 Aβ 플라크의 TREM2 의존성 미세아교세포 식균 작용에 대한 새로운 시각을 제시한 연구”라며 “이번 연구는 미세아교세포가 어떻게 베타-아밀로이드 병변에 이끌리고, 이를 처리하는지를 밝힘으로써, 면역기반 알츠하이머병 치료에 새로운 전망을 제공할 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 및 보건복지부의 재원으로 치매극복연구개발사업단(KDRC)의 지원 및 한국연구재단 뇌과학선도융합기술개발사업의 지원을 받아 수행했으며, 지난 9일 국제저명학술지인 ‘어드밴스 사이언스(Advanced science)’에 게재됐다.

◈사진〕알츠하이머병 진행중 TREM2 의존성 미세아교세포의 식균작용 (서울대 의대 제공)