MIT 과학자들이 수행한 최근 연구는 알츠하이머병(AD)의 초기 단계에서 측유선체 뉴런의 관여를 밝힐 수 있습니다.
연구진은 이러한 뉴런이 과잉 활동을 보이고 신경 퇴화에 더 취약하다는 사실을 발견하여 인지 기능 저하가 시작될 때 이러한 뉴런의 잠재적인 역할을 강조했습니다.
연구팀은 마우스 모델을 사용하여 뇌전증 약물로 과잉행동과 신경 퇴화를 치료함으로써 기억력 감퇴를 역전시킬 수 있는 잠재적 효능을 입증했습니다.
이 획기적인 발견은 알츠하이머병 환자의 인지 기능 저하를 지연시킬 수 있는 약물 개발과 치료적 개입에 대한 새로운 길을 제시합니다.
알츠하이머병의 초기 단계
알츠하이머병은 알려진 치료법이 없는 치명적인 신경 퇴행성 질환입니다.
알츠하이머병에 걸리면 뇌에 베타 아밀로이드 단백질이 비정형적으로 축적되어 뉴런 사이에 플라크가 쌓여 세포 기능을 손상시킵니다.
베타 아밀로이드 플라크의 축적은 알츠하이머 초기 단계의 특징이지만, 베타 아밀로이드 단백질이 일반적인 뇌 기능과 알츠하이머의 발병 및 진행에 미치는 정확한 역할은 아직 불분명합니다.
실제로 알츠하이머병의 시작과 진행을 관장하는 신경 회로에 대한 과학자들의 이해는 불완전합니다. 이전 연구에서는 5xFAD 마우스 모델 의 연구에 따르면 시상하부의 유선체(MB)는 아밀로이드 침착을 관찰할 수 있는 뇌의 첫 번째 영역 중 하나입니다.
그러나 최근까지 연구자들은 MB 뉴런의 회로와 알츠하이머병의 신경 퇴화 및 기억 상실 사이에 어떤 관계가 있는지 알지 못했습니다.
MIT의 새로운 연구가 이를 바꿀 수 있습니다.
알츠하이머병의 신경세포를 정확히 찾아내다
2019년, MIT의 학습 및 기억을 위한 피카워 연구소의 리후이 차이(Li-Huei Tsai) 소장과 전 MIT 박사후 연구원 웬친(브라이언) 황 등은 알츠하이머병 마우스 모델에서 시상하부의 피질 아래쪽 마디인 외측 유선체(MB)에서 아밀로이드 베타 플라크가 가장 많이 발견된다는 연구 결과를 발표했습니다.
이제 차이와 황은 공동 수석 저자인 주유(베르나) 펭, 미첼 머독과 함께 다음을 발표했습니다. 새로운 연구 연구팀은 알츠하이머병의 과잉 행동, 신경 퇴화, 기억 장애에 가장 취약한 것으로 보이는 MB 내 특정 뉴런 세트를 확인했습니다.
유선의 다른 뉴런들
MIT 연구팀은 유선체에서 두 가지 유형의 뉴런, 즉 외측 유선체 뉴런과 내측 유선체 뉴런을 확인했습니다.
내측 뉴런과 비교했을 때, 외측 뉴런은 5xFAD 마우스에서 측면 뉴런은 시냅스 활동과 관련된 유전자의 과잉 활동과 더 높은 발현을 보였습니다. 연구팀은 측면 뉴런이 AD에 더 취약할 수 있다는 가설을 세우고 5xFAD 마우스와 건강한 마우스의 측면 및 내측 MB 뉴런 활동을 비교했습니다.
그 결과 내측 MB 뉴런의 행동에는 차이가 없었지만, 측면 MB 뉴런은 건강한 마우스보다 5xFAD 마우스 모델에서 더 높은 수준의 과잉 활동을 나타냈다는 것을 관찰했습니다.
연구진은 또한 이러한 뉴런의 과잉행동이 생후 2개월(마우스 모델의 경우 생후 2개월, 인간의 경우 청년기에 해당)에도 관찰될 수 있으며, 결정적으로 아밀로이드 베타 플라크가 발생하기 전에도 관찰될 수 있음을 확인했습니다.
과잉 활동은 나이가 들면서 증가했으며, 측면 MB 뉴런은 나이가 들면서 내측 MB 뉴런보다 신경 퇴행에 더 취약한 것으로 나타났습니다.
연구팀은 인간에서도 비슷한 결과를 발견했습니다.
연구팀은 단일 세포 RNA 시퀀싱을 사용하여 다양한 단계의 알츠하이머병을 앓고 있는 사람들의 사후 인간 뇌 조직 샘플을 연구했습니다.
이를 통해 연구팀은 생쥐에서 관찰된 측측 및 내측 MB 뉴런에 해당하는 두 개의 뚜렷한 신경 클러스터를 확인했습니다.
그리고 마우스 모델과 마찬가지로 연구팀은 측측 MB 뉴런에서 신경 과잉 활동과 신경 퇴행의 징후를 발견했습니다. 이는 AD 진행을 이해하는 데 중요한 영향을 미칠 수 있습니다.
As 머독은 다음과 같이 설명합니다.“우리는 과잉 행동이 기억 회로의 기능 장애와 관련이 있으며 신경 세포의 죽음으로 이어질 수있는 세포 진행과도 관련이 있다고 생각합니다..”
향후 치료 옵션
또한 연구팀은 향후 치료 옵션에 대한 잠재적인 길을 보여주었습니다.
연구팀은 신경세포의 과잉 활동을 줄여 발작을 치료하는 뇌전증 약물인 레베티라세탐으로 5xFAD 생쥐를 치료했습니다.
그 결과, 이 약물로 치료한 AD 마우스 모델은 기억력 과제 수행 능력이 현저히 개선된 것으로 나타났습니다. 측면 유선체 뉴런이 보이는 특정 취약성은 알츠하이머병 치료제의 지속적인 개발을 위한 유망한 표적이 될 수 있습니다.
이 연구 결과는 이 뇌 영역이 알츠하이머병의 초기 증상에 기여할 수 있으며 향후 연구가 집중되어야 할 중요한 영역이 될 수 있음을 시사합니다.
현재 연구팀은 특히 기억 형성 및 신경 퇴화에 대한 감수성과 관련하여 측면 MB 뉴런과 뇌의 다른 부분 사이의 연관성을 이해하기 위해 계속 연구하고 있습니다.
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