[한국대학신문 이정환 기자] 충북대학교(총장 직무대리 정의배) 약학대학 기초의과학 선도연구센터(MRC) 연구팀이 뇌 내피 세포의 막 횡단 단백 TNFα가 조현병 원인의 직접적인 인자임을 세계 최초로 규명해 주목받고 있다.

연구팀은 빅데이터 활용 인공지능분석을 통해 조현병 환자의 뇌에서 면역 기능 및 염증과 관련된 유전자의 상향 조절 및 공동 발현 네트워크를 규명했으며, ‘Overexpression of Transmembrane TNFα in brain endothelial cells induces schizophrenia-relevant behaviors(주저자: 여인준 충북대 약학대학 박사후연구원, 윤재석 약학과 교수, 공동 교신저자: 홍진태 약학과 교수, 김상현 미국 스탠리 의학연구소 부소장, 참여자: 한상배 약학과 교수, 손동주 약학과 교수, 마리 웹스터(MJ Webster) 스텐리 의학연구소장)’라는 제목의 논문을 발표했다.

연구팀은 조현병 환자 64명과 정상대조군 64명의 전전두엽 피질 및 해마에서 RNA-seq 데이터를 사용해 공동 발현 네트워크를 분석해 조현병 환자의 뇌 내피 세포, 미세아교세포에서 면역/염증 반응에 관여하는 공동 발현 유전자 모듈의 잠재적 조절자로서 막횡단 TNFα(tmTNFα)를 특정했다.

또한, 68명의 조현병 환자와 135명의 정상대조군의 뇌 샘플에서 면역/염증 관련 모듈 및 조현병과 관련된 네트워크를 조절하는 TNF 신호전달 경로를 분석하고 임상 데이터를 활용해 얻은 분석결과를 증명하기 위해 특수한 adeno associated virus를 1회 정맥 주사하여 마우스의 뇌 내피세포에서 절단 불가능한 형태의 (uc)-tmTNFα의 단기 과발현을 유도해 뇌 내피 세포에서 tmTNFα의 과발현된 마우스 질병 모델을 만들어 조현병 유사 행동 사이의 연관성에 관한 연구를 진행했다.

연구결과 이 질병 모델에서 인지 장애, 비정상적인 감각운동, 메스암페타민 유도 운동 활동 증가 및 메스암페타민 유도 신경전달물질 감소 등 조현병 관련한 행동 결함을 발견했다.

이 뇌 내피세포의 uc-tmTNFα는 TNF 수용체 2(TNFR2)에 의해 매개됐고 인접한 성상교세포와 뉴런에서 TNFR2를 매개로 신호전달의 활성화를 유도했다. 이 마우스 질병 모델의 뇌를 가지고 모듈 분석결과 신경전달물질 신호전달경로를 포함하는 신경모듈 관련 유전자가 하향 조절되는 반면 면역/염증 관련 모듈 유전자는 상향 조절됨을 발견했다. 이 결과는 tmTNFα가 조현병의 임상적 특징에 기여하는 신경전달물질 신호전달 경로를 조절하는 데 직접적인 역할을 한다고 볼 수 있으며, 새로운 치료 표적이 될 수 있음을 시사하며 새로운 진단 바이오마커 및 치료 타겟으로서의 높은 활용 가능성을 제시했다.

한편, 이번 연구논문은 한국연구재단이 추진하는 ‘기초의과학연구센터(MRC)’ 지원 사업을 통해 수행됐으며, 연구 결과는 의과학연구 분야 최상위 전문학술지인 Molecular Psychiatry(Impact Factor 13.4)의 2022년 11월 인터넷판에 게재됐다.