성균관의대 "신경세포흥분성조절연구센터"
80년대 이후 암의 발생기전에 대한 연구가 활발히 이루어지면서 세포의 성장과 분화, 죽음 등의 기전에 대한 이해가 매우 빠른 속도로 발전했고 이러한 연구를 바탕으로 지난 20세기말부터 신경세포에 대한 연구가 활발해졌다.
따라서 21세기는 신경과학의 시기가 될 것으로 예상하고 있으며 선진국에서도 이에 대한 연구투자가 빠른 속도로 증가하고 있다.
우리나라도 신경과학의 연구에서 국제적인 경쟁력을 가져야만 하는 입장이지만 정부에서 뇌과학에 연구비를 지원하고 있음에도 단편적인 과제의 지원에 그치고 있고 시스템 접근이 거의 이뤄지지 않고 있다.
따라서 성균관의대 신경세포흥분성조절연구센터(소장 박주배 교수·생화학)는 신경세포 흥분성 조절기전의 연구를 통해 궁극적으로 뇌기능의 해명을 시도하고 이를 통해 흥분성 조절이상에 의해 발병하는 신경질환의 기전규명과 함께 신경기능을 조절할 수 있는 약을 개발 할 수 있는 가능성을 제시하는 연구에 착수했다.
박소장은 신경세포는 생체내 흥분 전달 세포중 대표적인 것이지만 아직도 그 흥분성이전달되어 세포의 기능에 영향을 미치는 과정은 잘 알려져 있지 않다며 이러한 관계를 해명하기 위해서는 세포막에서 이루어지는 흥분성의 세포내 전달과정에 대한 연구가 필수적이라고 지적한다.
또 이러한 신경세포 흥분성 전달과정의 연구는 그 조절기전에 대한 연구가 동반되면 신경세포 흥분성과 세포의 기능에 대한 연계가 가능할 것으로 내다보고 있다.
이를 위해 동물을 이용한 질병모델의 개발과 이를 이용한 질병의 발병기전 및 치료법의 연구가 매우 중요함을 강조한다.
따라서 연구소는 전기생리학, 신호전달 생화학, 유전체학, 신경정신학, 분자세포생물학, 생약학, 실험동물 전문가 등 17명으로 구성돼 있다.
2009년까지 이어지는 연구는 서로 연계를 갖는 3가지의 총괄과제로 이뤄진다.
제1 총괄과제에서는 신경세포 흥분성에 관련된 단백질들의 기능과 그 조절기전을 연구하는 것으로서 세포흥분에 의한 단기적인 세포기능의 연구이다.
이는 제2 총괄과제인 흥분결과로 나타나는 신경세포의 장기적인 기능변화와 연결된다.
세포의 장기적인 기능변화는 전자의 발현과 함께 단백질의 발현변화로 이어지며 제2 총괄과제는 이를 통해 세포의 기능변화 관련 유전자나 단백질을 밝히고 그 기능을 연구하게 된다.
제3 총괄과제는 신경세포 흥분성 조절연구를 통해 얻은 연구결과를 임상적으로 이용하는 방안을 연구하는 것이다.
특히 그간 연구로 얻어진 결과를 토대로 질환모델을 개발, 질환의 병인연구와 동시에 치료제의 개발 등으로 연결할 수 있는 가능성을 모색하게 된다.
제1 총괄과제는 △신경세포 흥분에 의해 활성화되는 신호단백질의 탐색 및 활성화기전연구(책임자 박주배) △신경세포 흥분성 전달 막단백질연구(신경전달물질과 이온통로 기능 연구, 책임자 정성권 성균관의대부교수, 전기생리, 이학박사) △신경세포 흥분성 조절제 도출 및 작용기전 연구(책임자 신재균 성균관의대부교수, 생화학, 이학박사)등 3가지 세부과제로 나눠지며 각 세부과제는 2002∼2003년, 2004∼2006년, 2007∼2009년 등 3단계로 다시 나눠진다.
제1 세부과제의 1단계에서는 신경세포 흥분에 의해 인산화되는 단백질의 분리, 정제 및 확인을 하고 2단계에서는 검색된 활성단백질의 활성화 기전연구(신호전달계), 3단계는 활성단백질의 신호전달장애를 연구하게 된다.
제2 세부과제에서의 1단계는 신경전달물질에 의한 흥분성 기능조절과 이온통로의 역할, 2단계에서는 흥분성 조절단백질의 기능과 퇴행성 뇌질환과 관련된 단백질의 기능을 연구하며 3단계에서는 신경세포의 흥분성 모델 구축과 이에 대한 흥분성 조절 단백질의 기능을 적용하는 연구를 하게 된다.
제3 세부과제는 1, 2단계(5년간)에 걸쳐 신경세포 흥분성 억제제 검색체계의 확립과 검색 및 작용기전연구를 하며 3단계에서는 신경세포의 흥분성 모델 구축과 이에 대한 흥분성 조절 단백질의 기능 적용연구를 하게된다.
각 세부단계의 마지막단계에서 도출되는 주요 결과물은 △전기충격이 치료법으로 사용되는 조울증, 정신분열증에서 검색된 신호단백질의 역할 규명 △신경세포 흥분성 모델의 구축, 뇌질환에서 발생하는 신경세포의 기능변화를 이 모델로 예측 가능성 검증 △신경전달물질 및 활성화 단백질변화에 의한 흥분성 억제제를 이용한 신약개발 등이다.
우선 신경세포를 이용한 화학 유전학적 연구시스템을 확립할 수 있게 된다.
이는 검색된 단백질을 이용, 신경세포 흥분성관련 단백질의 활성화와 신경세포기능을 연구할 수 있는 기반과 확립한 분석체계를 이용, 신경세포 흥분성 조절 화합물 검색기반을 마련하는데 활용할 수 있다.
또 신경세포 흥분에 관해 관련단백질 활성화의 기전이나 조절물질의 발견 및 조절기전을 규명하는데 기여하고 기능조절 관련 유전자와 단백질 검색이 가능해질 것으로 기대된다.
이것은 신경세포의 흥분조절물질로 신경기능을 조절하는 의약품 개발의 단초가 되고 관련 유전자 및 단백질을 이용한 새로운 신경세포 기능조절연구나 기능조절물질 검색,신경흥분성 조절 신약 선도물질 개발에도 활용될 수 있다.
이와 함께 신경세포 흥분성 모델을 제시하고 신경흥분성 이상질환 동물모델을 제작할 수 있다는 기대를 갖게 하며 이는 신경세포 흥분성 연구의 새로운 시스템 확보와 신경질환 발생의 기전을 규명하고 치료제를 개발하는 데에도 이용될 수 있다.
“노벨상을 받을 수 있는 연구업적은 하루아침에 나오는 것이 아닙니다. 최소한 20년 가량의 기간동안 여러 학자들에 의해 활용되고 인류에 공헌한 공이 확실히 인정되는 업적이어야 비로소 받을 수 있게 된다고 생각합니다. 따라서 우리나라에서의 노벨의학상을 2010년쯤에 받으려면 지금쯤 업적이 나와야 할 것”이라고 예상했다.
그는 지난 5월의 의학협회 학술대회 때 선정된 20여명의 젊은 과학자들에 대해 기대해도 무리는 없다며 “그러나 범 국가차원에서 연구인력의 폭넓은 지원과 양성을 위한 특별한 대책없이는 어려울 것”이라고 지적한 박소장은 창의적 과제에 5억원수준, 1인당 2∼3억원씩 지원하는 선진국의 예를 부러운 듯 예로 들었다.
