한때 의학계의 논란거리였던 적도 있지만, 인간의 뇌에도 줄기세포가 생겨나 새로운 신경세포(뉴런)를 계속해서 만들어낸다는 게 현재의 정설이다.

그러나 이런 줄기세포는, 줄기세포의 재생과 분화를 신호로 제어하는 뇌의 특정 영역에만 존재한다. 게다가 나이가 들면 뇌 줄기세포의 활동성이 점차 떨어지다가 결국 '휴지 상태'에 들어가는데 지금까지 그 이유는 밝혀지지 않았다.

스위스 바젤대 의대의 페르돈 타일로어 줄기세포 생물학 교수팀이 뇌 줄기세포의 분열을 제어하는 신경 신호 경로를 발견해 저널 '셀(Cell)'에 연구 보고서를 발표했다.

29일(현지시간) 온라인에 공개된 보도자료(링크 [https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/uob-sbs082819.php])에 따르면 뇌의 줄기세포 제어에 핵심적 작용을 하는 이른바 '노치 신호전달 경로(Notch signaling pathway)'에서 실마리를 찾았다.

인접 세포 간에 발생하는 세포 분화 억제 신호는 이 경로를 통해 전달된다. 이런 신호 전달에 관여하는 노치 유전자는 초파리에서 처음 발견됐고, 인간에겐 4종이 있다.

연구팀은 노치2 신호전달 경로가 Id4라는 전사조절인자의 발현을 제어한다는 걸 확인했다. 실제로 노치2 신호가 전달되면 뇌 신경 줄기세포의 Id4는 높은 발현도를 유지했다.

이렇게 발현된 Id4는 줄기세포 분화를 억제하고, 해마 부위에 새로운 뉴런이 만들어지는 걸 차단했다. 이는 고령자의 뇌에서 줄기세포가 점점 더 많이 휴지 상태에 빠지는 이유를 설명한다.

뇌가 노화하면 노치2-Id4 신호전달 경로가 '활동 항진(hyperactivity)' 상태로 바뀌어, 줄기세포 활동과 뉴런 생성을 강력히 억제하는 '분자 브레이크(molecular brake)'처럼 작용했다.

반대로 이 경로가 비활성 상태로 전환하면 분자 브레이크가 풀려, 늙은 생쥐의 뇌에도 새로운 뉴런이 생성됐다.

이런 결과는, 포유류 뇌의 줄기세포가 '휴지 상태'로 전환해도, 노치2-Id4 신호전달 경로를 제어하면 '활동 상태'로 되돌릴 수 있다는 걸 시사한다. 똑같이 이 경로를 조작하면 새로운 뉴런의 생성도 자극할 수 있을 것으로 연구팀은 기대한다.

이번 연구는 나이 든 생쥐 뇌의 기초적 신경 발생 메커니즘을 규명한 것이다. 하지만 그 결과가 인간에게도 적용될 수 있으리라는 기대가 높다. 인간을 포함한 대부분의 생물체에 노치 신호전달 경로가 존재하기 때문이다.

외신