잘못된 지원 시스템 – 신경교세포가 HD 증상에 기여한다
새로운 정교한 연구가 신경교세포라고 불리는 뇌세포가 HD 증상에 얼마나 중요한지 밝히는 데 도움이 된다
새로운 연구는 신경교세포라고 불리는 특정 뇌세포가 HD 증상 발달에 관여한다는 것을 시사한다. 연구에서 돌연변이 헌팅틴 유전자를 가진 신경교세포를 주입받은 일반 쥐들은 HD 관련 증상을 보였다. 흥미롭게도, 이러한 영향은 양방향으로 작용하는 것으로 보인다. HD 쥐에게 정상 신경교세포를 처리했을 때 질병 증상이 약간 감소하는 것이 관찰되었다.
뉴런만의 문제는 아니다
뉴런은 우리 뇌에 있는 세포로, 우리 몸 전체에 전기 신호를 보내며 지금 당신이 하고 있는 독서와 같은 모든 놀라운 일들을 할 수 있게 해준다. 하지만 뉴런은 이 일을 혼자 해내지 않는다. 다른 세포들이 뉴런을 지원하고 제대로 기능하도록 돕는다. 신경교 세포군은 뉴런의 적절한 기능에 필수적인 세포 집단 중 하나이다.
신경교세포는 뉴런에 구조적 지지대를 제공하고, 영양분을 공급하며, 감염과 싸울 수 있다. 뉴런이 이러한 신경교세포에 의존하기 때문에, 뉴런의 조기 사망으로 인해 발생하는 HD와 같은 뇌 질환에서 신경교세포가 역할을 할 수 있다는 것은 합리적이다. 스티븐 골드만 박사가 이끄는 연구진이 최근 완료한 연구는 신경교세포가 HD 발병에 역할을 할 수 있으며 치료법에 대한 새로운 아이디어를 제공할 수 있음을 시사한다.
키메라 신경교세포
인간 신경교세포는 쥐에서 발견되는 것보다 더 복잡하다. 골드만 박사 연구팀은 면역 체계가 억제된 신생 쥐에게 인간 신경교세포를 주입하여 실험실에서 이를 활용한다. 더 복잡한 인간 세포는 쥐 세포를 능가하여 성체 동물에서 지배적인 유형의 신경교세포가 된다.
이 실험은 과학자들이 키메라라고 부르는 것을 생성하는데, 이는 두 종의 세포(이 경우 쥐와 인간 세포)를 가진 동물이다.
인간 신경교세포의 강인함을 활용하여 연구자들은 돌연변이 HD 유전자를 발현하도록 조작된 인간 신경교세포를 신생 쥐에게 이식했다. 인간 신경교세포는 쥐 신경교세포의 거의 전부를 대체했다. 이 실험실 기술은 연구자들이 각 세포 유형의 영향을 개별적으로 연구할 수 있게 하지만, 우리가 아는 한 완전히 발달한 인간 뇌에서는 작동하지 않을 것이다.
돌연변이 신경교세포를 주입받은 쥐들은 로타로드 테스트로 확인된 바와 같이 운동 협응 장애를 포함한 일부 HD 증상을 보였다. 로타로드는 기본적으로 통나무 굴리기 시합의 쥐 버전이다. HD 신경교세포를 주입받은 쥐들은 치료받지 않은 쥐들보다 로타로드에서 더 빨리 떨어졌는데, 이는 운동 협응 능력이 떨어졌음을 시사한다.
골드만 연구팀은 HD 신경교세포가 주변 뉴런의 기능을 어떻게 손상시키는지 이해하는 데 관심을 가졌다. 그들은 HD 신경교세포가 뉴런의 흥분성을 증가시켜 서로에게 메시지를 보낼 가능성을 높인다는 것을 발견했다. 컴퓨터 회로가 과부하되어 컴퓨터가 다운되는 것과 비슷하게, 과도하게 흥분된 뉴런은 일종의 ‘뇌 충돌’을 일으킬 수 있다.
“인간 신경교세포의 강인함을 활용하여 연구자들은 돌연변이 HD 유전자를 발현하도록 조작된 인간 신경교세포를 신생 쥐에게 이식했다. 인간 신경교세포는 쥐 신경교세포의 거의 전부를 대체했다”
결론적으로, 돌연변이 신경교세포가 신생 쥐에게 이식되었을 때, 돌연변이 HD 유전자를 가지고 있지 않은 뉴런에서 일부 HD 유사 문제를 유발했다. 이는 신경교세포가 뉴런의 건강한 기능에 얼마나 중요한지를 보여준다.
다른 방향은 어떨까?
만약 건강하지 않은 신경교세포가 건강한 쥐에게 질병 증상을 유발할 수 있다면, 연구자들은 다음과 같이 질문했다. 건강한 신경교세포가 돌연변이 HD 유전자를 발현하는 뉴런을 가진 쥐들을 구할 수 있을까? 연구자들은 HD 쥐 모델을 사용하여 이 질문을 조사했다.
연구자들이 사용하는 이 쥐 모델은 심각하고 빠르게 진행되는 질병을 가지고 있다. 증상 없이 수십 년을 사는 대부분의 인간 HD 환자와 달리, 이 쥐들은 몇 달 안에 죽는다. 이러한 이유로, 이 결과가 인간(실제로 HD에 걸리는 유일한 동물)에게 어떻게 적용될지에 대해 신중하게 생각하는 것이 중요하다!
이러한 주의사항을 염두에 두고, 이 쥐들은 일부 HD 유사 증상을 보이며, 이에 연구자들은 건강한 신경교세포를 신생 HD 쥐에게 이식하는 것이 그러한 증상을 완화할 수 있는지 여부를 결정하기 시작했다.
병든 쥐들에게 미미한 이점
면역 체계가 손상된 신생 HD 쥐에게 정상 인간 신경교세포가 주입되었다. 동물의 면역 체계를 억제하는 것은 주입되는 이물질 세포를 몸이 거부하지 않도록 하는 데 중요하다.
예상대로, 지배적인 인간 신경교세포는 쥐 뇌를 침범하여 지배적인 유형의 신경교세포가 되었다. 건강한 인간 신경교세포를 주입받은 HD 쥐들의 운동 능력은 통나무 굴리기 시합 과제를 사용하여 테스트되었다.
생후 4개월이 되었을 때, 인간 신경교세포 주입을 받은 쥐들은 약 40초 동안 통나무 위에 머무를 수 있었지만, 주입받지 않은 쥐들은 몇 초밖에 버티지 못했다. 개선은 있었지만, 두 그룹 모두 비-HD 쥐(약 230초)만큼 오래 버티지는 못했다.
운동 능력을 약간 개선하는 것 외에도, 건강한 신경교세포 이식은 쥐의 수명을 약간 늘렸다. 앞서 언급했듯이, 이 HD 쥐 모델은 빠르게 진행되는 형태의 질병을 가지고 있어 생후 약 5개월에 죽는 반면, 정상 쥐는 약 2년을 산다. 평균적으로 인간 신경교세포를 주입받은 HD 쥐들은 치료받지 않은 쥐들보다 12일 더 오래 살았다.
이러한 개선된 생존율은 매우 흥미로운 과학적 결과이지만, “건강한 신경교세포 이식이 쥐의 헌팅턴병 증상을 예방하는 것으로 보인다”는 뉴스 기사의 헤드라인에는 미치지 못할 것이다. 진정으로 ‘증상을 예방’하려면 HD 쥐들이 건강한 쥐들처럼 보여야 할 것이지만, 이 쥐들은 분명히 그렇지 않다.
언론의 이러한 과장된 보도는 HD 가족들에게는 힘든 일일 수 있다. 만약 그러한 보도를 접하게 된다면, HDBuzz의 과학 뉴스 기사를 읽는 10가지 황금률을 기억해라.
신경교세포 이식의 다른 이점
정상 인간 GPC 주입으로 인한 증상 완화가 극적이지는 않았지만, HD 맥락에서 신경교세포를 조사하고 이해할 가치가 있다는 것은 분명하다. 그러한 점에서 과학자들은 신경교세포 주입이 뉴런에 미치는 일부 영향을 조사했다.
“골드만 연구팀이 위에서 설명한 연구는 뇌에서 발견되는 지지적인 신경교세포가 HD 질병 발달에 충분히 기여할 수 있으며, 신경교세포 대체가 과학 연구의 흥미로운 새로운 길이 될 수 있음을 시사한다”
건강한 신경교세포는 HD 쥐의 뉴런 흥분성을 감소시켰다. 이는 치료받은 쥐들의 뉴런이 오작동하는 빈도가 줄어들어 더 잘 기능하는 신경계를 갖게 된다는 것을 의미한다. 뉴런이 이완하고 제 역할을 더 잘하도록 도움으로써, 신경교세포는 뉴런을 더 오랫동안 건강하고 기능적으로 유지할 수 있다.
흥미로운 과학이 신경교세포의 중요성을 확인하다
골드만 연구팀이 위에서 설명한 연구는 뇌에서 발견되는 지지적인 신경교세포가 HD 질병 발달에 충분히 기여할 수 있으며, 신경교세포 대체가 과학 연구의 흥미로운 새로운 길이 될 수 있음을 시사한다.
하지만 건강한 인간 신경교세포로 쥐를 치료한 후 HD 증상의 정상화는 상당히 미미했으며, 사람에게 시도하는 것을 고려하기 전에 다른 느리게 진행되는 동물 모델에서 검토되어야 한다. 마지막으로, 이 연구는 심각한 HD 돌연변이를 가진 신생 쥐의 뇌를 침범하는 건강한 인간 세포에 대한 것이다. 이러한 유형의 치료법이 인간 환자에게 어떻게 적용될지는 명확하지 않다. 인간에게 적용하기 전에 더 큰 동물 모델에서의 추가 연구가 아마도 필요할 것이다.
전반적으로, 이러한 결과는 HD에서 신경교세포가 하는 역할이 과학자들이 이전에 생각했던 것보다 더 흥미롭다는 것을 보여주며, 신경교세포가 질병에 어떻게 기여하는지 이해하기 위해 추가 조사를 할 가치가 있다.
