【브레이크뉴스 대구】이성현 기자=한국뇌연구원(KBRI, 원장 서판길)은 신경회로연구그룹장 이계주 박사 연구팀이 환자의 사후 뇌 조직과 마우스 실험동물 모델을 활용하여 시냅스 단백질의 하나인 RAPGEF2의 발현 이상이 알츠하이머병의 시냅스 손상을 유발하는 기전임을 규명했다고 18일 밝혔다.

이번 연구결과는 임상신경과학분야 상위 10%, 병리학분야 상위 5%내 저널 Neuropathology and Applied Neurobiology(영국신경병리학회지)온라인판에 2021년 1월에 게재됐다.

알츠하이머병은 치매의 약 75%를 차지하는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환으로 시간이 경과할수록 기억력 상실, 조울증, 언어장애, 망상, 운동장애 등의 증상이 악화되는 무서운 질환이다.

현재 알츠하이머병 증상은 치료를 통해 일시적 개선은 가능하나, 증상을 완전히 멈추거나 진행을 역전시키는 효과적인 치료법은 아직 없는 상태로 운동 프로그램 등을 통한 예방의 중요성이 강조되고 있다.

이러한 알츠하이머병의 원인은 명확하지 않으며 아밀로이드 베타(Aβ)와 타우 단백질의 비정상적인 응집이 원인이라는 것이 대표적 가설이다. 특히, 아밀로이드 베타는 뇌의 기억 저장장소인 시냅스(신경세포 간 소통이 일어나는 연결 부위)를 손상시켜 기억력 상실 등 인지장애를 유발한다고 알려져 있다.

이계주 박사 연구팀은 아밀로이드 베타가 어떻게 시냅스를 손상시키는 지 이해하기 위한 프로젝트를 진행해왔으며, 알츠하이머병 환자의 사후 뇌 조직과 유전자 변형 마우스 모델의 뇌에서 공통적으로 “RAPGEF2 단백질이 과도하게 발현”되어 있음을 확인하였다.

배양된 신경세포와 알츠하이머 마우스 모델의 뇌 조직에서 다양한 신경생물학적 연구방법으로 “아밀로이드 베타가 RAPGEF2의 과발현을 촉진”시키고, “RAPGEF2는 다시 하위 인자인 RAP2, JNK 신호경로를 활성시켜 결국 시냅스가 소실”된다는 사실을 규명했다.  

또한, 연구팀은 알츠하이머 마우스 모델에서 RAPGEF2의 과도한 발현을 억제시키면 아밀로이드 베타가 증가해도 시냅스의 감소와 인지기능의 손상을 막을 수 있음을 전자현미경과 행동분석을 통해 증명했다.

이러한 연구결과는 알츠하이머병의 초기에 나타나는 시냅스 손상의 분자 기전을 구체적으로 규명하였다는 데 큰 의의가 있으며, 인류의 오랜 숙원인 치매와 같은 퇴행성 뇌질환의 획기적인 치료법 개발에도 응용될 수 있을 것으로 높게 평가된다.

이번 연구를 이끈 한국뇌연구원 이계주 그룹장은 "이번 연구가 알츠하이머병 등 시냅스 손상성 뇌질환의 구체적인 병인기전을 이해하고, 나아가 새로운 치료전략을 개발하는데 중요한 기초원천 자료로 활용되길 바란다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 일반연구자지원사업·뇌과학원천기술개발사업과 한국뇌연구원 기관고유사업 지원으로 수행됐다.

<아래는 구글번역기로 번역한 기사 전문이다.>

 Korea Brain Research Institute investigates the molecular mechanism of synaptic damage in Alzheimer's disease

 
[Break News Daegu] Reporter Seong-Hyun Lee = The research team of Dr. Gye-Joo Lee, head of the Neural Circuit Research Group at the Korea Brain Research Institute (KBRI, Director Pan-Gil Seo), used the patient's post-mortem brain tissue and a mouse experimental animal model to find abnormal expression of RAPGEF2, one of the synaptic proteins, with Alzheimer's It was revealed on the 18th that it was found to be a mechanism that causes synaptic damage in disease.

  
The research results were published on January XX, 2021 in the online edition of Neuropathology and Applied Neurobiology (British Journal of Neuropathology) among the top 10% in clinical neuroscience and the top 5% in pathology.

  
Alzheimer's disease is the most common degenerative brain disease that accounts for about 75% of dementia. It is a terrifying disease in which symptoms such as memory loss, manic depression, speech disorders, delusions and movement disorders worsen over time.

  
Currently, symptoms of Alzheimer's disease can be temporarily improved through treatment, but there is no effective treatment to completely stop or reverse the progression of the symptoms, and the importance of prevention through exercise programs is being emphasized.

 
The cause of Alzheimer's disease is not clear, and it is a typical hypothesis that the abnormal aggregation of amyloid beta (Aβ) and tau protein is the cause. In particular, amyloid beta is known to cause cognitive impairment such as memory loss by damaging the synapse (a connection site where communication between nerve cells occurs), which is a memory storage location in the brain.

  
Dr. Gye-Joo Lee's research team has been working on a project to understand how amyloid beta damages synapses, and confirmed that "RAPGEF2 protein is excessively expressed" in the brain tissue of Alzheimer's patients and in the brain of a genetically modified mouse model. I did.

  
In cultured neurons and brain tissue of Alzheimer's mouse model, various neurobiological research methods "promote the overexpression of RAPGEF2 by amyloid beta", and "RAPGEF2 activates the sub-factors RAP2 and JNK signaling pathways, resulting in loss of synapses." I found out that it is possible.

  
In addition, the research team demonstrated through electron microscopy and behavioral analysis that suppressing excessive expression of RAPGEF2 in the Alzheimer's mouse model can prevent synaptic reduction and cognitive impairment even if amyloid beta is increased.

  
These research results are of great significance in that they have specifically identified the molecular mechanisms of synaptic damage that appear in the early stages of Alzheimer's disease, and it is highly evaluated that it can be applied to the development of breakthrough treatments for degenerative brain diseases such as dementia, a long-awaited humankind. do.

  
Lee Gye-ju, head of the Korea Brain Research Institute, who led the study, said, "I hope this study will be used as an important basic source data for understanding the specific pathogenesis of synaptic-damaged brain diseases such as Alzheimer's disease and further developing new treatment strategies."

  
On the other hand, this research was conducted with the support of the Korea Research Foundation's General Researcher Support Project, the Brain Science Academy's Thousand Technology Development Project, and the Korea Brain Research Institute's own institutional project.