바이오및뇌공학과 정용 교수 연구팀이 알츠하이머병 환자들의 유전자를 분석해 병을 유발하는 새로운 유전 인자를 발견하는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 지난 9월 16일 <뉴롤로지 (Neurology)>에 게재됐다. 

병인 단백질로 설명 어려운 인지기능
 아밀로이드 베타(Aβ) 단백질과 타우(tau) 단백질의 축적은 알츠하이머병의 잘 알려진 병리현상이다. 병인 단백질의 축적을 줄이기 위해 많은 신약들이 개발되고 있으며, 일부는 성공적으로 병인 단백질을 감소시켰다. 하지만 현재까지 환자의 인지기능 향상에는 유의미한 효과가 없다는 한계가 존재했다. 연구팀은 병인 단백질로 설명할 수 없는 인지기능저하의 원인을 유전자에서 찾기 위해 연구를 진행했다.

미국과 캐나다의 환자 데이터 이용해
 연구팀은 미국과 캐나다의 55개 연구센터가 공동으로 참여한 프로젝트 ADNI(Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative)가 제공하는 뇌 영상, 유전자, 그리고 임상데이터를 사용했다. 우선 병인 단백질의 정도를 알기 위해 뇌척수액에서 측정된 인산화-타우/Aβ비율을 이용하였다. 뇌에 Aβ가 축적될수록 뇌척수액의 Aβ 양이 줄어들고, 반대로 뇌에 타우 단백질이 축적될수록 인산화-타우의 양은 증가한다. 이 때문에 뇌에 병인 단백질이 축적된다면 비율 값이 증가하므로 알츠하이머병의 병인 단백질의 정도를 하나의 값으로 확인할 수 있다. 본 연구는 뇌척수액에서 측정된 Aβ 값을 기준으로 Aβ 양성 환자의 데이터를 분석하는 과정을 거쳤다.

선형회귀 모델로 각 변수의 영향 확인
 연구팀은 환자의 인지기능을 수치화하기 위해 간이 정신 상태 검사 데이터를 활용했다. 그후 이 검사 점수를 설명하는 선형회귀 모델을 만들었다. 이 모델은 Aβ, 타우, 연령, 성별, 교육 등과 함께 유전인자를 변수로 가진다. 모델을 통해 Aβ, 타우, 연령, 성별, 교육으로 설명되지 않는 인지기능 저하를 설명하는 유전인자를 찾을 수 있었다. 

발견한 유전적 변이가 뇌 위축 일으켜
 연구팀이 확인한 유전인자는 단일염기 다형성*(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)으로 개인 형질의 다형성과 관계된 DNA 상의 염기서열의 변이를 확인하였다. 약 620만 개의 SNP 중 통계적으로 유의한 1개의 SNP를 확인하였고, 통계적으로 암시적인 4개의 SNP를 확인했다. 이 결과들은 독립된 데이터에서 모두 재현되었다. 
이러한 SNP가 어떻게 인지기능에 영향을 미치는지 알아보기 위해 구조 방정식과 뇌 위축을 보여주는 MRI를 활용했다. 병인 단백질에 의해서 측두엽과 두정엽의 뇌 피질의 위축이 나타났으며 SNP에 의한 뇌 위축은 이와 다른 공간 패턴, 두정엽과 후두엽에서 나타났다. 그리고 유전자와 관련된 다양한 생물학적 경로가 알려져 있는데, 새롭게 발견된 유전인자들은 공통으로 글루타티온 대사와 관련이 있음을 확인했다. 글루타티온은 알츠하이머병의 원인 중 하나인 활성산소종을 없애는 항산화 작용과 관련이 있다. 이러한 사실은 기존에 알려져 있던 글루타티온 대사를 유전적으로 뒷받침해준다

 정용 교수는 “이번 연구에서 일부 염색체의 변이는 인구집단에서 8~10%의 빈도를 보였다”면서 “유럽인을 대상으로 연구한 결과이기 때문에 한국인에게도 그대로 적용될지 연구해볼 필요가 있다”는 추가 연구의 가능성을 전했다.