과학자들은 노화된 뇌의 기억 상실을 되돌리는 방법을 발견했을 수 있다.

과학자들은 특정 분자 경로를 편집하고 휴면 유전자를 재활성화함으로써 노화된 쥐의 기억력을 회복시켰습니다. 이 결과는 표적 유전자 치료가 언젠가 연령 관련 인지 기능 저하를 역전시킬 수 있음을 시사합니다. 출처: Shutterstock

기억력 문제는 노화의 불가피한 부분이 아닐 수 있습니다. 버지니아 공대(Virginia Tech)의 새로운 연구 결과에 따르면, 노화 관련 기억력 감퇴는 뇌의 특정 분자 변화에서 비롯되며, 이러한 과정을 미세하게 조절하면 기억력 회복에 도움이 될 수 있습니다.

두 건의 상호 보완적 연구에서, 농업생명과학대학 동물과학부 부교수인 티모시 자롬과 그의 대학원생들은 첨단 유전자 편집 도구를 사용하여 이러한 분자적 변화를 표적으로 삼고 노령 쥐의 기억력을 향상시켰습니다. 쥐는 일반적으로 나이가 들면서 기억력이 어떻게 저하되는지 이해하는 모델로 사용됩니다.

"70세 이상 인구의 3분의 1 이상이 기억력 감퇴를 겪고 있으며, 이는 알츠하이머병의 주요 위험 요인입니다."라고 신경과학대학원에서 재직 중인 제롬은 말했습니다. "이 연구는 기억력 감퇴가 특정 분자 변화와 연관되어 있으며, 이를 표적으로 삼아 연구할 수 있음을 보여줍니다. 분자 수준에서 기억력 감퇴의 원인을 이해한다면, 치매의 원인을 이해하고 궁극적으로 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것입니다."

해마와 편도체의 기억 경로 조정

자롬과 박사과정생 배예은이 이끈 첫 번째 연구는 Neuroscience 에 게재되었으며 , 연구진은 K63 폴리유비퀴틴화라는 분자 과정을 연구했습니다. 이 과정은 뇌세포 내 단백질의 행동 방식을 지시하는 태그 시스템처럼 작용합니다. 이 과정이 제대로 작동하면 뉴런이 효과적으로 소통하고 기억을 형성하는 데 도움이 됩니다.

연구진은 노화가 두 가지 중요한 뇌 영역에서 이 과정을 변화시킨다는 것을 발견했습니다. 기억을 형성하고 기억을 되살리는 역할을 하는 해마에서는 K63 폴리유비퀴틴화 수치가 나이가 들면서 증가합니다. 연구팀은 CRISPR-dCas13이라는 유전자 편집 시스템을 사용하여 이 수치를 낮추었고, 노령 쥐의 기억력이 향상되는 것을 관찰했습니다.

이와 대조적으로, 감정 기억에 중요한 영역인 편도체에서는 K63 폴리유비퀴틴화가 나이가 들면서 감소합니다. 연구진이 이 활동을 더욱 감소시켰을 때 기억력도 향상되었습니다.

"이러한 연구 결과는 뇌 노화 과정에서 K63 폴리유비퀴틴화가 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다."라고 제롬은 설명했습니다. "두 영역 모두에서 이 분자적 과정을 조절하는 것이 기억력 향상에 도움이 되었습니다."

휴면 유전자 재활성화로 기억력 향상

두 번째 연구는 Brain Research Bulletin 에 게재되었으며 , 자롬과 박사과정생 섀넌 킨케이드가 주도했습니다. 이 연구는 기억 형성을 촉진하는 것으로 알려진 성장 인자 유전자인 IGF2에 초점을 맞췄습니다. 뇌가 노화됨에 따라 해마 내에서 IGF2 유전자가 화학적으로 억제되면서 활성이 감소합니다.

"IGF2는 우리 DNA에서 각인되는 소수의 유전자 중 하나인데, 이는 부모의 한 사본에서만 발현된다는 것을 의미합니다."라고 제롬은 말했습니다. "나이가 들면서 그 단일 사본이 기능을 잃기 시작하면 그 효능을 잃게 됩니다."

연구팀은 이러한 침묵이 DNA 메틸화를 통해 발생한다는 것을 발견했습니다. DNA 메틸화는 DNA에 화학적 태그를 추가하여 유전자를 비활성화하는 자연적 과정입니다. CRISPR-dCas9 유전자 편집 시스템을 사용하여 이러한 태그를 제거하고 IGF2를 성공적으로 재활성화했습니다. 유전자가 다시 활성화되자 노령 쥐의 기억력이 현저히 향상되었습니다.

"우리는 사실상 유전자를 다시 활성화시켰습니다."라고 제롬은 말했다. "그렇게 하니까 나이든 동물들이 훨씬 더 나은 성적을 거두었습니다. 기억력에 문제가 없었던 중년 동물들은 영향을 받지 않았는데, 이는 타이밍이 중요하다는 것을 보여줍니다. 문제가 생기기 시작하면 개입해야 합니다."

다중 분자 시스템이 뇌 노화에 영향을 미친다

이러한 연구들을 종합해 보면, 노화에 따른 기억력 감퇴는 단일 원인에 의한 것이 아니라, 시간이 지남에 따라 변화하는 여러 분자 체계의 상호작용에 기인한다는 것을 알 수 있습니다.

"우리는 한 번에 하나의 분자만 살펴보는 경향이 있지만, 실제로는 여러 가지 일이 동시에 일어납니다."라고 제롬은 말했다. "나이가 들면서 기억력이 감퇴하는 이유나 알츠하이머병이 발생하는 이유를 이해하려면 더 큰 그림을 살펴봐야 합니다."

대학원 과학자가 이끄는 협력 연구

두 프로젝트 모두 자롬 연구실 대학원 연구진이 주도했으며, 로잘린드 프랭클린 대학교, 인디애나 대학교, 그리고 펜실베이니아 주립대학교의 협력 연구진과 함께 진행되었습니다. 배예은은 K63 폴리유비퀴틴화 연구를, 섀넌 킨케이드는 IGF2 프로젝트를 이끌었습니다.

"이 프로젝트들은 우리 연구를 정의하는 대학원 주도의 협력 연구의 일종입니다."라고 제롬은 말했습니다. "우리 학생들은 실험 설계, 데이터 분석, 그리고 우리가 추구하는 과학적 질문의 구체화에 깊이 관여하고 있습니다."

이 연구는 미국 국립보건원과 미국 노화연구연맹의 자금 지원을 받았습니다.

"누구나 나이가 들면서 기억력 감퇴를 겪습니다."라고 제롬은 덧붙였다. "하지만 기억력이 비정상적으로 떨어지면 알츠하이머병 위험이 높아집니다. 우리는 분자 수준에서 일어나는 이러한 변화 중 일부를 교정할 수 있다는 것을 알아내고 있으며, 이를 통해 잠재적인 치료법을 개발할 수 있는 길을 열었습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251105050720.htm