KIST, 자폐증 발현 특정 뇌활성 마커 규명 승부수 손톱만한 초소형 현미경으로 ‘자폐 뇌 활성화’ 비밀 밝힌다 매년 늘어나는 자폐 유병율 “신생아 진단 통해 맞춤형 치료 최선 다할 것” 최근 TV드라마 '이상한 변호사 우영우' 열풍이 거세지면서 주인공의 자폐 스펙트럼 장애(이하 자폐증)에 대한 관심도 높아지고 있다. 자폐증은 뇌발달장애의 한 종류로 우리나라의 경우 2%내외의 발병률을 가진다. 남녀비 5:1로 남자 아이들에게서 더 많이 발견된다. 전 세계적으로도 발병률이 높은데다 우리나라에서 유병율이 매년 꾸준히 늘고 있어 치료법이 시급하다. 하지만 자폐증에 대한 뚜렷한 원인이나 치료법은 명확히 밝혀지지 않은 상태다. 발달 장애 중 하나인 자폐증은 조기 발견해 치료함으로써 사회 적응력을 높여줘야 하지만 자폐진단은 빨라야 4~5세다. 이론적으로 생후 14개월 이후 자폐 진단이 가능하다고 알려져 있지만 전문의가 사회성, 언어, 반복행동 등을 진단해야해 초등학교에 들어가기 전 후에 자폐확정을 받을 확률이 높다. 신생아에서 자폐를 진단할 수 없을까? KIST가 자폐조기진단 및 치료제 개발에 도전장을 내밀었다. 자폐증을 앓는 환자에서 나오는 특정 뇌활성을 찾아 이제 막 태어난 초기 영아의 자폐를 진단한다는 계획이다. 연구는 이미 시작됐다. 모험적인 연구수행 결과물과 과정을 모두 성과로 인정해주는 KIST 내부과제 그랜드챌린지사업(이하 GC과제)을 통해서다. 추현아 뇌과학융합연구단 박사팀은 지난해 선정된 GC과제를 통해 초소형 형광 현미경을 개발하고 연속으로 뇌 활성을 추적, 자폐 동물에서 나오는 증상 특이적 뇌활성을 찾고 있다. KIST 뇌과학연구자의 상당수가 자폐증관련 연구를 진행 중이다. 여기에는 2017년 KIST에서 처음으로 자폐연구를 시작하고 기반을 구축한 김정진 뇌과학융합연구단 박사도 포함돼 있다. 김정진 박사는 "우리는 자폐증 증상을 가진 모델에서 핵심이 되는 뇌세포와 관련 기전을 발굴하여 어른 자폐증 증상에 중요할 가능성이 있는 특이 뇌활성을 추적하고 있다. 이를 신생아 수준에서도 확인해 자폐를 조기진단하고 맞춤형으로 치료할 수 있도록 할 것"이라고 설명했다. 손톱만한 크기 초소형 현미경, 뇌활성 연속추적! 자폐 비밀 밝힌다 KIST 뇌과학연구소. 연구실 안쪽으로 들어가니 머리에 칩을 심은 마우스들이 분주하게 케이지 안을 돌아다니고 있다. 칩을 컴퓨터 모니터와 연결시키자 희끗희끗한 장면이 포착됐다. 육안으로는 확인할 수 없는 뇌가 활성화되는 비밀스런 장면이다. "'소형 형광 현미경'입니다. 블록처럼 단순하게 생겼지만, 이 장비로 뇌활성을 연속 추적할 수 있어요." 김 박사가 소개한 초소형 형광 현미경은 마우스의 뇌처럼 작은 뇌의 활성을 연속 촬영할 수 있는 세계 몇 안 되는 장비 중 하나다. 증상별로 세포 단위의 이미징이 가능한 최신 연구 기술이다. 하지만 현재 기술로는 태아 수준의 이미징은 불가능하다. 이를 위해, KIST 연구진이 공동연구를 통해서는 더 작은 태아 수준에서도 이미징이 가능한 극초소형 이미징 기술을 개발중에 있다. 연구진은 이 현미경을 통해 자폐증을 앓는 환자에게서만 나오는 특정 뇌활성을 발달 초기 단계에 찾고자 노력하고 있다. 왜 하필 세포 특이적 뇌활성일까. 김 박사에 따르면 자폐 조기진단은 특이 관련 유전자를 찾는 많은 연구가 전 세계적으로 다양하게 진행돼왔다. 하지만 자폐 주요원인으로 밝혀진 유전자만 천여 개다. 조기진단을 위해 어떤 유전자를 타겟팅 해야할지 구분하는 것이 쉽지 않은 상황이다. 김 박사는 "이것이 저희가 뇌세포 활성에 좀 더 주목한 이유"라고 말한다. KIST는 지난 연구를 통해 성인 자폐군과 성인 정상군 사이의 뇌활성 세포 차이를 발견한바 있다. 예로 A라는 행동을 했을 때 정상인은 인지, 운동 등 그에 맞는 패턴으로 활성화되지만, 자폐군의 경우 세포의 활성이 규칙적이지 못한 것을 확인했다. 김 박사는 "기존 교과서에서는 신경세포를 단순히 몇가지로 나눴다. 세포와 자폐, 정상 사이에 연구가 잘 이뤄지기 어려웠다"며 "우리는 여러 세포를 분류하는 연구를 오랫동안 해왔다. 그 중 자폐와 연관된 독특한 세포를 찾았다. 이 세포를 조절했을 때 자폐에서 보이는 특이행동이 정상으로 바뀌는 것을 찾아냈다. 태아수준에서 신생아, 유아기까지 뇌활성 연속촬영을 통해 자폐 특이적 활성차이를 볼 수 있을 것으로 보고 연구 중이다. 이 같은 추적연구를 통해 정상군과 자폐군의 뇌활성 차이가 언제부터 시작되는지도 알 수 있을 것"이라고 말했다. 이어 그는 "뇌질환은 한순간이 아닌, 장기적으로 변화하며 행동변화를 일으킨다. 뇌활성을 연속으로 관찰하는 것은 치매와 같은 파킨슨병, 우울증, ADHD 등 진단에도 활용할 수 있을 것"이라고 기대했다. 조기치료 넘어 반복행동 자폐증상 완화 치료제 개발한다 드라마 속 우영우는 특정 분야에 뛰어난 능력을 보이는 서번트 증후군 발달장애를 갖는다. 하지만 모든 자폐증이 우영우와 같다고 생각하면 오산이다. 대부분의 자폐증은 사회성 발달장애, 언어발달장애, 행동발달장애 등으로 의사소통과 사회소통을 어려워해 고립되는 경우가 많다. 자폐 치료를 위한 약물이 개발되고 있지만 아쉽게도 자폐환자를 완벽하게 치료하는 약물은 없다. 처방되는 약은 대부분 과잉행동, 수면, 우울장애 등 자폐로 인해 동반되는 증상을 완화하는 약들이다. KIST는 자폐증상 중 가장 많이 나타나는 반복행동을 줄일 수 있는 기전과 약물을 찾았다. 이 약물이 다른 행동장애에 어떤 효과를 미칠지, 부작용은 없는지 등 자폐관련 치료제 개발 과제도 조기진단연구화 함께 수행 중이다. 김 박사는 "자폐환자숫자는 매년 증가추세지만 여전히 자폐환자를 둔 가정의 책임은 온전히 부모가 지고 있다. 자폐는 초창기에 발견해 치료 및 교육을 하는 것이 중요한데, 치매 등 다른 뇌질환에 비해 자폐는 국가차원의 지원이 없다. 좋은 의사선생님을 만나기 위해 발품을 파는 것도, 경제적 부담을 안는 것도 다 부모의 몫"이라며 "사회적으로 자폐를 책임질 수 있는 시스템이 만들어질 수 있도록 정부가정부와 국민이 뇌질환 기초연구에 많은 관심을 보여주길 바란다. KIST는 발견한 새로운 기전들이 실제 자폐 아이들에게 도움이 될 수 있는 기술이 되도록 열심히 하겠다“고 각오를 다졌다.

1. 얼굴나이변환기능 2. 얼굴크기변형기능 3. 눈영역변화기능 4. 헤어색상변화기능 5. 악세서리착용효과(모자, 안경, 수염) - 이전기술은 변형하고자 하는 디지털 포맷의 인물사진을 입력하고, 원하는 속성 변화 기능을 선택한 후, 변형 실행

본 소재는 장수만리화라는 천연물 추출물 소재로 아토피 동물모델에서 기존 스테로이드 약제인 dexamethasone과 비교하여 유사한 염증 완화 효능을 보이며, 아토피 단일 활성이 아닌 안티 에이징(콜라겐 합성 촉진 및 분해 억제), 피부 장벽 강화능(표피기저막 강화, 표피세포 치밀결합 강화)을 추가로 나타내는 복합 기능성 소재임. 본 소재는 혀재 아토피와 피부 개선에 대하여 약물 치료와 기능성 화장품을 각각 활용하여 개별적으로 대응해 오던 기존의 방법을 단일 소재로 해결할 수 있는 소재로 현재까지 존재하지않았던 새로운 개념의 소재임.

본 기술의 장루용 점착제는 일반적인 피부온도(36OC)에서는 기존 점착제보다 강한 점착력을 유지하나, 점착제를 박리할 때에는 아이스-팩 등의 냉각 기구를 사용하여 점착제 온도를 저온으로 강하 시키면, 점착력이 대폭 하락하여 피부로부터 쉽게 점착제를 박리할 수 있는 기술적 특징이 있음.

- KIST, 환자 뇌조직에서 시냅스 기능에 중요한 단백질 기능 저하 발견 - 헌팅턴병 시냅스 기능장애 회복 치료에 활용 모색 헌팅턴병(Huntington’s disease)은 헌팅틴(huntingtin) 유전자에 돌연변이가 생겨 발생하는 유전성 뇌질환이다. 보통 40세 전후에 발병한 후, 조절되지 않는 경련성 신체 움직임과 함께 성격변화, 치매 증상을 일으키며 결국 사망에 이르게 하지만 아직까지 치료법이 없는 퇴행성 뇌질환이다. 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능에 중요한 시냅스에 문제가 생기기 시작하고, 병이 진행되면서 결국 뇌의 선조체 부위 뇌세포가 파괴되어, 이러한 헌팅턴병 증상들을 일으킨다고 알려져 있다. 하지만 헌팅턴병 진행과정 중 뇌기능 장애 기전은 아직 정확히 밝혀지지 않았다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 뇌과학연구소 성지혜 책임연구원과 류훈 책임연구원 연구팀은 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 FAK(Focal adhesion kinase) 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 발견했다고 밝혔다. 정상적인 뇌에서 활성화된 FAK 단백질은 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 필수적이기 때문에 뇌기능에 중요한 역할을 한다. KIST 연구진은 헌팅턴 세포 및 동물모델, 그리고 실제 헌팅턴 환자 뇌 조직까지 다양한 시스템에서 FAK 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 확인했다. 특히 이러한 결과를 형광공명에너지전달현상(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET) 기반 형광분자센서를 통해 살아있는 세포에서 FAK 활성을 정확히 측정하여 검증했다. FAK 단백질이 정상적으로 활성화하기 위해서는 세포막에 존재하는 인지질 중 PIP2(phosphatidylinositol 4,5-biphosphate)가 필수적이다. 연구진은 초고해상도 형광 현미경(Super-resolved structured illumination microscopy)을 이용하여, 헌팅턴병 세포에서 PIP2가 돌연변이 헌팅틴 단백질과 비정상적으로 강하게 결합하면서 세포막내 정상적으로 분포하지 못하는 것을 발견했다. 헌팅턴병에서 이러한 비정상적 PIP2 분포는 FAK 단백질이 활성화 되는 것을 저해하고, 감소된 FAK 단백질 활성은 결국 정상적인 시냅스 기능을 방해하여 헌팅턴병 초기의 뇌기능장애의 원인이 된다. 성지혜 책임연구원은 “본 연구를 통해 밝혀낸 헌팅턴병 환자의 시냅스 기능장애 병리기전은 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능 장애 회복을 위한 치료 타겟으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 류훈 책임연구원은 “이번 연구 결과는 헌팅턴 환자의 뇌 조직에서 발견한 병리기전이기 때문에 실제 인간의 퇴행성 뇌질환에서 새로운 치료 타겟을 제시하는데 큰 의미가 있다”고 전했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업, 삼성미래기술육성사업으로 수행하였으며, 연구 결과는 국제 학술지인 Acta Neuropathologica [IF : 17.088, JCR(%) : 1.648 %] 최신호에 게재됐다. * (논문명) Decreased FAK activity and focal adhesion dynamics impair proper neurite formation of medium spiny neurons in Huntington’s disease - (제1저자) 한국과학기술연구원 이해님 학생, 현승재 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 성지혜, 류훈 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 정상 및 헌팅턴병 환자의 뇌조직 내 FAK 활성화 정도 및 신경세포 돌기형성 차이 [그림 2] 돌연변이 헌팅틴의 인지질 분포변화를 통한 FAK 활성저해 기전

- KIST, 환자 뇌조직에서 시냅스 기능에 중요한 단백질 기능 저하 발견 - 헌팅턴병 시냅스 기능장애 회복 치료에 활용 모색 헌팅턴병(Huntington’s disease)은 헌팅틴(huntingtin) 유전자에 돌연변이가 생겨 발생하는 유전성 뇌질환이다. 보통 40세 전후에 발병한 후, 조절되지 않는 경련성 신체 움직임과 함께 성격변화, 치매 증상을 일으키며 결국 사망에 이르게 하지만 아직까지 치료법이 없는 퇴행성 뇌질환이다. 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능에 중요한 시냅스에 문제가 생기기 시작하고, 병이 진행되면서 결국 뇌의 선조체 부위 뇌세포가 파괴되어, 이러한 헌팅턴병 증상들을 일으킨다고 알려져 있다. 하지만 헌팅턴병 진행과정 중 뇌기능 장애 기전은 아직 정확히 밝혀지지 않았다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 뇌과학연구소 성지혜 책임연구원과 류훈 책임연구원 연구팀은 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 FAK(Focal adhesion kinase) 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 발견했다고 밝혔다. 정상적인 뇌에서 활성화된 FAK 단백질은 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 필수적이기 때문에 뇌기능에 중요한 역할을 한다. KIST 연구진은 헌팅턴 세포 및 동물모델, 그리고 실제 헌팅턴 환자 뇌 조직까지 다양한 시스템에서 FAK 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 확인했다. 특히 이러한 결과를 형광공명에너지전달현상(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET) 기반 형광분자센서를 통해 살아있는 세포에서 FAK 활성을 정확히 측정하여 검증했다. FAK 단백질이 정상적으로 활성화하기 위해서는 세포막에 존재하는 인지질 중 PIP2(phosphatidylinositol 4,5-biphosphate)가 필수적이다. 연구진은 초고해상도 형광 현미경(Super-resolved structured illumination microscopy)을 이용하여, 헌팅턴병 세포에서 PIP2가 돌연변이 헌팅틴 단백질과 비정상적으로 강하게 결합하면서 세포막내 정상적으로 분포하지 못하는 것을 발견했다. 헌팅턴병에서 이러한 비정상적 PIP2 분포는 FAK 단백질이 활성화 되는 것을 저해하고, 감소된 FAK 단백질 활성은 결국 정상적인 시냅스 기능을 방해하여 헌팅턴병 초기의 뇌기능장애의 원인이 된다. 성지혜 책임연구원은 “본 연구를 통해 밝혀낸 헌팅턴병 환자의 시냅스 기능장애 병리기전은 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능 장애 회복을 위한 치료 타겟으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 류훈 책임연구원은 “이번 연구 결과는 헌팅턴 환자의 뇌 조직에서 발견한 병리기전이기 때문에 실제 인간의 퇴행성 뇌질환에서 새로운 치료 타겟을 제시하는데 큰 의미가 있다”고 전했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업, 삼성미래기술육성사업으로 수행하였으며, 연구 결과는 국제 학술지인 Acta Neuropathologica [IF : 17.088, JCR(%) : 1.648 %] 최신호에 게재됐다. * (논문명) Decreased FAK activity and focal adhesion dynamics impair proper neurite formation of medium spiny neurons in Huntington’s disease - (제1저자) 한국과학기술연구원 이해님 학생, 현승재 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 성지혜, 류훈 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 정상 및 헌팅턴병 환자의 뇌조직 내 FAK 활성화 정도 및 신경세포 돌기형성 차이 [그림 2] 돌연변이 헌팅틴의 인지질 분포변화를 통한 FAK 활성저해 기전

- KIST, 환자 뇌조직에서 시냅스 기능에 중요한 단백질 기능 저하 발견 - 헌팅턴병 시냅스 기능장애 회복 치료에 활용 모색 헌팅턴병(Huntington’s disease)은 헌팅틴(huntingtin) 유전자에 돌연변이가 생겨 발생하는 유전성 뇌질환이다. 보통 40세 전후에 발병한 후, 조절되지 않는 경련성 신체 움직임과 함께 성격변화, 치매 증상을 일으키며 결국 사망에 이르게 하지만 아직까지 치료법이 없는 퇴행성 뇌질환이다. 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능에 중요한 시냅스에 문제가 생기기 시작하고, 병이 진행되면서 결국 뇌의 선조체 부위 뇌세포가 파괴되어, 이러한 헌팅턴병 증상들을 일으킨다고 알려져 있다. 하지만 헌팅턴병 진행과정 중 뇌기능 장애 기전은 아직 정확히 밝혀지지 않았다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 뇌과학연구소 성지혜 책임연구원과 류훈 책임연구원 연구팀은 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 FAK(Focal adhesion kinase) 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 발견했다고 밝혔다. 정상적인 뇌에서 활성화된 FAK 단백질은 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 필수적이기 때문에 뇌기능에 중요한 역할을 한다. KIST 연구진은 헌팅턴 세포 및 동물모델, 그리고 실제 헌팅턴 환자 뇌 조직까지 다양한 시스템에서 FAK 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 확인했다. 특히 이러한 결과를 형광공명에너지전달현상(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET) 기반 형광분자센서를 통해 살아있는 세포에서 FAK 활성을 정확히 측정하여 검증했다. FAK 단백질이 정상적으로 활성화하기 위해서는 세포막에 존재하는 인지질 중 PIP2(phosphatidylinositol 4,5-biphosphate)가 필수적이다. 연구진은 초고해상도 형광 현미경(Super-resolved structured illumination microscopy)을 이용하여, 헌팅턴병 세포에서 PIP2가 돌연변이 헌팅틴 단백질과 비정상적으로 강하게 결합하면서 세포막내 정상적으로 분포하지 못하는 것을 발견했다. 헌팅턴병에서 이러한 비정상적 PIP2 분포는 FAK 단백질이 활성화 되는 것을 저해하고, 감소된 FAK 단백질 활성은 결국 정상적인 시냅스 기능을 방해하여 헌팅턴병 초기의 뇌기능장애의 원인이 된다. 성지혜 책임연구원은 “본 연구를 통해 밝혀낸 헌팅턴병 환자의 시냅스 기능장애 병리기전은 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능 장애 회복을 위한 치료 타겟으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 류훈 책임연구원은 “이번 연구 결과는 헌팅턴 환자의 뇌 조직에서 발견한 병리기전이기 때문에 실제 인간의 퇴행성 뇌질환에서 새로운 치료 타겟을 제시하는데 큰 의미가 있다”고 전했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업, 삼성미래기술육성사업으로 수행하였으며, 연구 결과는 국제 학술지인 Acta Neuropathologica [IF : 17.088, JCR(%) : 1.648 %] 최신호에 게재됐다. * (논문명) Decreased FAK activity and focal adhesion dynamics impair proper neurite formation of medium spiny neurons in Huntington’s disease - (제1저자) 한국과학기술연구원 이해님 학생, 현승재 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 성지혜, 류훈 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 정상 및 헌팅턴병 환자의 뇌조직 내 FAK 활성화 정도 및 신경세포 돌기형성 차이 [그림 2] 돌연변이 헌팅틴의 인지질 분포변화를 통한 FAK 활성저해 기전

- KIST, 환자 뇌조직에서 시냅스 기능에 중요한 단백질 기능 저하 발견 - 헌팅턴병 시냅스 기능장애 회복 치료에 활용 모색 헌팅턴병(Huntington’s disease)은 헌팅틴(huntingtin) 유전자에 돌연변이가 생겨 발생하는 유전성 뇌질환이다. 보통 40세 전후에 발병한 후, 조절되지 않는 경련성 신체 움직임과 함께 성격변화, 치매 증상을 일으키며 결국 사망에 이르게 하지만 아직까지 치료법이 없는 퇴행성 뇌질환이다. 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능에 중요한 시냅스에 문제가 생기기 시작하고, 병이 진행되면서 결국 뇌의 선조체 부위 뇌세포가 파괴되어, 이러한 헌팅턴병 증상들을 일으킨다고 알려져 있다. 하지만 헌팅턴병 진행과정 중 뇌기능 장애 기전은 아직 정확히 밝혀지지 않았다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 뇌과학연구소 성지혜 책임연구원과 류훈 책임연구원 연구팀은 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 FAK(Focal adhesion kinase) 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 발견했다고 밝혔다. 정상적인 뇌에서 활성화된 FAK 단백질은 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 필수적이기 때문에 뇌기능에 중요한 역할을 한다. KIST 연구진은 헌팅턴 세포 및 동물모델, 그리고 실제 헌팅턴 환자 뇌 조직까지 다양한 시스템에서 FAK 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 확인했다. 특히 이러한 결과를 형광공명에너지전달현상(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET) 기반 형광분자센서를 통해 살아있는 세포에서 FAK 활성을 정확히 측정하여 검증했다. FAK 단백질이 정상적으로 활성화하기 위해서는 세포막에 존재하는 인지질 중 PIP2(phosphatidylinositol 4,5-biphosphate)가 필수적이다. 연구진은 초고해상도 형광 현미경(Super-resolved structured illumination microscopy)을 이용하여, 헌팅턴병 세포에서 PIP2가 돌연변이 헌팅틴 단백질과 비정상적으로 강하게 결합하면서 세포막내 정상적으로 분포하지 못하는 것을 발견했다. 헌팅턴병에서 이러한 비정상적 PIP2 분포는 FAK 단백질이 활성화 되는 것을 저해하고, 감소된 FAK 단백질 활성은 결국 정상적인 시냅스 기능을 방해하여 헌팅턴병 초기의 뇌기능장애의 원인이 된다. 성지혜 책임연구원은 “본 연구를 통해 밝혀낸 헌팅턴병 환자의 시냅스 기능장애 병리기전은 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능 장애 회복을 위한 치료 타겟으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 류훈 책임연구원은 “이번 연구 결과는 헌팅턴 환자의 뇌 조직에서 발견한 병리기전이기 때문에 실제 인간의 퇴행성 뇌질환에서 새로운 치료 타겟을 제시하는데 큰 의미가 있다”고 전했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업, 삼성미래기술육성사업으로 수행하였으며, 연구 결과는 국제 학술지인 Acta Neuropathologica [IF : 17.088, JCR(%) : 1.648 %] 최신호에 게재됐다. * (논문명) Decreased FAK activity and focal adhesion dynamics impair proper neurite formation of medium spiny neurons in Huntington’s disease - (제1저자) 한국과학기술연구원 이해님 학생, 현승재 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 성지혜, 류훈 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 정상 및 헌팅턴병 환자의 뇌조직 내 FAK 활성화 정도 및 신경세포 돌기형성 차이 [그림 2] 돌연변이 헌팅틴의 인지질 분포변화를 통한 FAK 활성저해 기전

- KIST, 환자 뇌조직에서 시냅스 기능에 중요한 단백질 기능 저하 발견 - 헌팅턴병 시냅스 기능장애 회복 치료에 활용 모색 헌팅턴병(Huntington’s disease)은 헌팅틴(huntingtin) 유전자에 돌연변이가 생겨 발생하는 유전성 뇌질환이다. 보통 40세 전후에 발병한 후, 조절되지 않는 경련성 신체 움직임과 함께 성격변화, 치매 증상을 일으키며 결국 사망에 이르게 하지만 아직까지 치료법이 없는 퇴행성 뇌질환이다. 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능에 중요한 시냅스에 문제가 생기기 시작하고, 병이 진행되면서 결국 뇌의 선조체 부위 뇌세포가 파괴되어, 이러한 헌팅턴병 증상들을 일으킨다고 알려져 있다. 하지만 헌팅턴병 진행과정 중 뇌기능 장애 기전은 아직 정확히 밝혀지지 않았다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 뇌과학연구소 성지혜 책임연구원과 류훈 책임연구원 연구팀은 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 FAK(Focal adhesion kinase) 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 발견했다고 밝혔다. 정상적인 뇌에서 활성화된 FAK 단백질은 신경돌기 운동성 및 정상적인 시냅스 형성에 필수적이기 때문에 뇌기능에 중요한 역할을 한다. KIST 연구진은 헌팅턴 세포 및 동물모델, 그리고 실제 헌팅턴 환자 뇌 조직까지 다양한 시스템에서 FAK 단백질 활성이 현저히 감소하는 것을 확인했다. 특히 이러한 결과를 형광공명에너지전달현상(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET) 기반 형광분자센서를 통해 살아있는 세포에서 FAK 활성을 정확히 측정하여 검증했다. FAK 단백질이 정상적으로 활성화하기 위해서는 세포막에 존재하는 인지질 중 PIP2(phosphatidylinositol 4,5-biphosphate)가 필수적이다. 연구진은 초고해상도 형광 현미경(Super-resolved structured illumination microscopy)을 이용하여, 헌팅턴병 세포에서 PIP2가 돌연변이 헌팅틴 단백질과 비정상적으로 강하게 결합하면서 세포막내 정상적으로 분포하지 못하는 것을 발견했다. 헌팅턴병에서 이러한 비정상적 PIP2 분포는 FAK 단백질이 활성화 되는 것을 저해하고, 감소된 FAK 단백질 활성은 결국 정상적인 시냅스 기능을 방해하여 헌팅턴병 초기의 뇌기능장애의 원인이 된다. 성지혜 책임연구원은 “본 연구를 통해 밝혀낸 헌팅턴병 환자의 시냅스 기능장애 병리기전은 헌팅턴병 진행과정에서 뇌기능 장애 회복을 위한 치료 타겟으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 류훈 책임연구원은 “이번 연구 결과는 헌팅턴 환자의 뇌 조직에서 발견한 병리기전이기 때문에 실제 인간의 퇴행성 뇌질환에서 새로운 치료 타겟을 제시하는데 큰 의미가 있다”고 전했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업, 삼성미래기술육성사업으로 수행하였으며, 연구 결과는 국제 학술지인 Acta Neuropathologica [IF : 17.088, JCR(%) : 1.648 %] 최신호에 게재됐다. * (논문명) Decreased FAK activity and focal adhesion dynamics impair proper neurite formation of medium spiny neurons in Huntington’s disease - (제1저자) 한국과학기술연구원 이해님 학생, 현승재 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 성지혜, 류훈 책임연구원 그림 설명 [그림 1] 정상 및 헌팅턴병 환자의 뇌조직 내 FAK 활성화 정도 및 신경세포 돌기형성 차이 [그림 2] 돌연변이 헌팅틴의 인지질 분포변화를 통한 FAK 활성저해 기전