정상적으로 성숙한 뇌가 후천적인 외상이나 질병 등 외인에 의하여 손상 또는 파괴되어 전반적으로 지능, 학습, 언어 등의 인지기능과 정신기능이 떨어지는 복합적인 증상을 말하는 치매는 의학계나 과학계에서 아직까지 완전하게 풀지 못하는 난제 중 하나였다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 직무대행 윤석진) 치매DTC융합연구단 김윤경, 임성수 박사 연구팀은 치매 유발 원인으로 알려진 타우 단백질의 응집을 초기 단계부터 관찰할 수 있는 동물모델을 개발했다고 밝혔다. 이 신규 플랫폼을 활용하면 치료제 개발연구를 가속화하고, 새로운 치매 기전을 규명할 수 있을 것으로 기대된다.

가장 흔한 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머성 치매는 뇌 속 베타-아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 응집되는 것이 주요 원인으로 여겨지고 있다. 잘 알려진 베타-아밀로이드의 응집은 뇌 기능이 손상되는데 길게는 십 년 이상이 걸리기도 하며 심지어 병변이 나타나지 않는 때도 있어, 최근 신경세포사멸에 직접적인 영향을 미치는 타우 단백질이 치매의 새로운 치료 표적으로 급부상하고 있다.

타우 단백질이 응집되기 시작하면, 단백질이 뭉친 형태인 올리고머 형태가 되는데, 이는 신경세포 독성을 일으키고 알츠하이머성 치매를 비롯한 다양한 퇴행성 뇌 질환을 전이시키는 매개체로써 작용한다. 이에 타우 올리고머를 표적으로 한 치매 치료제 개발이 화두에 오르고 있지만, 신경세포 내 과량으로 존재하는 정상 타우 단백질로부터 응집 초기에 소량으로 존재하는 타우 올리고머를 구분해낼 실험 방법이 부재한 상황이다.

연구팀은 세포에서 타우 올리고머의 형성을 관찰할 수 있는 플랫폼인 ‘타우-BiFC 플랫폼’을 확립하여 이를 동물모델로 확장한 ‘타우-BiFC 생쥐모델’을 개발하였다. 이 플랫폼은 신경세포 내에서 타우 단백질이 응집하여 올리고머가 형성되면 형광이 켜지는 시스템으로, 타우 응집 초기 올리고머 단계부터 정량적으로 관찰할 수 있다는 장점이 있다.

연구진이 개발한 ‘타우-BiFC 생쥐’를 통해 단계별로 정량적인 모니터링이 가능했다. 생쥐가 어린 나이일 때 타우 올리고머가 생성되어도 세포 자체적으로 분해·제거하는 시스템이 가동되지만, 생쥐가 나이가 들수록 그 기능이 떨어져 타우의 응집이 가속되고 신경이 퇴화하는 특성을 보이는 것을 관찰할 수 있었다.