손상된 시신경의 재생을 억제하는 메커니즘을 해명하고, 동시에 마우스를 이용한 실험에서 시신경을 재생시키는 데 성공했다고 일본 오사카대학 야마시타 도시히데 교수팀이 유럽과학저널 The EMBO Journal에 발표했다.
뇌와 척수, 시신경 등의 중추신경이 손상되면 여러가지 신경 증상이 나타나 회복이 어렵다. 중추신경 회로는 일단 장애가 생기면 재생이 어렵기 때문이다.
특히 포유동물의 중추신경계는 신경 재생을 억제하는 메커니즘이 존재하는데다 중추신경 자체가 재생 능력이 낮다.
따라서 이러한 억제기구 등을 밝혀내면 손상된 중추신경 회로를 재생시킬 수 있을 것으로 기대돼 왔다.
지금까지는 중추신경세포의 축삭 주변를 둘러싼 myelin(미엘린)에 발현하는 MAG, Nogo, OMgp 등의 당단백질이 중추신경 축삭의 재생을 억제시킨다고 알려져 있었다.
이들은 축삭재생 저해인자로 판단되고 있으며, 이 단백질과 결합하는 수용체가 PIR-B이라는 보고는 있지만 PIR-B가 어떤 메커니즘으로 신경세포의 축삭 재생을 억제하는지는 알려져 있지 않다.
연구팀은 신경세포의 PIR-B의 신호 전달 메커니즘을 해명하기 위해 새로운 분자 타깃을 탐색해 보았다.
그 결과, 축삭재생 저해인자인 MAG가 PIR-B과 결합해 PIR-B 세포 내 도메인에 티로신 탈인산화효소인 SHP-1과 SHP-2가 집적하며, PIR-B와 신경성장인자 BDNF 수용체인 TrkB와 결합한다는 사실, 그리고 SHP-1/2 TrkB를 비활성시키면 TrkB에 의한 축삭신장 작용이 억제된다는 사실을 발견했다.
이를 근거로 연구팀은 성체 마우스 시신경을 손상시킨 후 RNA 간섭약물인 SHP siRNA를 눈에 투여해 SHP가 작동하지 않도록 조작한 마우스를 관찰했다.
그 결과, 약물 투여 14일 이후에는 재생되지 않는 시신경 축삭이 재생된 것으로 확인됐다.
이 작용은 PIR-B가 있는 축삭의 재생을 억제하는 작용을 차단하고, 축삭을 성장시키는 TrkB 작용을 촉진시켜 발생한 것으로 연구팀은 보고 있다.
실제로 PIR-B 결손 녹아웃 마우스에서는 시신경을 손상시키면 재생은 되지 않았지만 이 마우스에서 손상 후에 TrkB을 활성시키는 BDNF를 투여하자 시신경이 재생됐다.
연구팀은 이번 결과에 대해 "중추 신경의 축삭을 재생시키기 위해서는 축삭의 재생을 저해하는 원인의 차단만으로는 부족하며, 축삭의 성장을 촉진시키는 약제를 병용해야 한다"고 강조했다.
아울러 "실명 원인이 되는 시신경 손상이나 녹내장 같은 안과 질환의 새로운 분자 표적 치료법 개발은 물론 나아가 같은 중추 신경이다 뇌와 척수 장애로 인한 후유증을 개선하는 분자 표적 치료제도 만들 수 있게 될 것"이라고 기대감을 나타냈다.