국내 연구진이 알츠하이머병을 비롯한 심각한 뇌 질환의 발병과 악화 경로를 추적하는 과정에서 획기적인 전환점을 마련했다. 질병관리청 산하 국립보건연구원 소속 연구진은 뇌 신경세포 파괴의 주요 원인 물질인 타우(tau)단백질이 뇌의 여러 부위로 퍼져나가는 현상을 촉진하는 핵심 단백질 'FAM84B'의 구체적인 작용 기전을 최초로 밝혀냈다.
타우단백질은 본래 뇌 신경세포의 뼈대 역할을 하는 미세소관에 결합해 세포의 전반적인 구조를 안정적으로 유지하는 데 기여하는 필수 물질이다. 그러나 이 단백질이 비정상적인 형태로 변형되거나 과도하게 축적될 경우, 뇌세포를 퇴화시키고 사멸에 이르게 하여 알츠하이머형 치매와 같은 치명적인 신경퇴행성 질환을 유발하는 결정적 요인으로 작용한다. 이렇게 변형된 타우단백질이 발원지에서 벗어나 주변의 정상 신경세포로 연쇄적으로 전이되며 병변 부위를 점차 넓혀가는 현상은 뇌 질환의 악화 속도와 직결된다. 그동안 학계에서는 어떤 요인이 이러한 치명적인 확산 과정을 유도하고 가속하는지 정확한 인과관계를 밝히지 못해 오랜 난제로 남아 있었다.
이에 국립보건연구원 호흡기·알레르기질환연구과 조철만 연구관과 윤광호 책임연구원 등이 참여한 연구팀은 실제 환자의 사후 대뇌피질 뇌 조직과 환자 유래 유도만능줄기세포에서 배양한 신경세포를 바탕으로 정밀한 교차 분석을 수행했다. 분석 결과, 알츠하이머병(AD), 진행성핵상마비(PSP), 일차성 연령관련 타우병증(PART) 등 타우 단백질과 밀접하게 연관된 뇌 질환을 앓았던 환자의 뇌 조직 내부에서 정상인 통제군(HC)에 비해 'FAM84B' 단백질의 발현 수치가 유의미하게 급증해 있다는 사실을 포착했다. 알츠하이머병 환자 유래 신경세포 실험에서도 FAM84B의 양이 치매가 없는 사람보다 비정상적으로 높게 형성되어 있었다.
연구진은 이 강력한 상관관계를 토대로 FAM84B가 타우단백질의 물리적 이동에 미치는 실질적인 영향을 입증하기 위한 세포 단위의 심층 실험을 설계했다. 인간 신경세포 모델 내부에서 FAM84B의 발현량을 인위적으로 끌어올리자, 세포 외부로 뿜어져 나오는 타우단백질의 절대적인 방출량이 확연하게 증가하는 현상이 나타났다. 더 나아가, 이렇게 외부로 배출된 변형 타우단백질을 흡수하는 주변 인접 신경세포의 숫자 역시 뚜렷한 급증세를 보였다. 이는 FAM84B가 단순한 상관 인자를 넘어, 세포와 세포 사이의 병리적 타우단백질 전이를 직접적으로 매개하고 촉발한다는 사실을 과학적으로 증명하는 명확한 결과다.
특히 뇌 신경계 내부에서 면역 및 염증 반응이 일어날 때의 메커니즘을 상세히 살폈다. 대표적인 신경염증 자극 물질인 인터루킨6(IL6)와 종양괴사인자알파(TNFa)를 신경세포에 노출시키자 FAM84B의 발현이 급격하게 활성화되었다. 이 과정에서 세포 내 리아노딘 수용체(RYR3)와 연관된 칼슘 신호 전달 체계가 병리적 단백질 확산에 중추적으로 개입한다는 분자생물학적 연결고리도 찾아냈다. 반대로, 신경염증 자극이 주어진 세포 모델에 리아노딘 수용체 억제제인 단트롤렌(dantrolene) 약물을 투여하여 칼슘 신호를 강제로 차단했을 때는 FAM84B 연계 타우단백질의 비정상적인 이동 현상과 주변 세포의 감염 횟수가 유의미하게 억제되는 고무적인 결과를 얻어냈다. 타우 단백질이 주변 세포로 수용될 때는 클라트린(clathrin) 관련 유입 과정이 일부 기여한다는 점도 부수적으로 파악했다.
현재 치매는 막대한 사회적 비용을 초래하는 국가적 재난 수준의 질병으로 떠오르고 있다. 중앙치매센터의 '대한민국 치매현황 2024' 자료에 따르면, 2023년 기준 우리나라 65세 이상 노인의 치매 유병률은 9.2%에 달하며 환자 수만 약 87만 명으로 추산된다. 치매로 사망하는 인구는 연간 1만 4천 명을 넘어섰으며, 환자 1인당 연간 관리 비용은 2,639만 원에 육박한다. 국가 전체의 연간 치매 관리 비용은 약 22조 9천억 원으로 국내총생산(GDP)의 0.95%를 차지할 만큼 그 부담이 기하급수적으로 팽창하고 있다. 이대로라면 2050년에는 65세 이상 치매 환자가 약 225만 8천 명까지 치솟고, 관리 비용은 125조 원을 돌파할 것으로 전망된다. 이러한 위기 상황에서 질병의 근본 원인을 파고든 이번 연구 성과는 치매 진행의 핵심 고리를 끊어낼 수 있는 생물학적 표적을 확보했다는 점에서 상징적인 의미를 지닌다.
김원호 국립보건연구원 만성질환융복합연구부장은 "치매를 근본적으로 극복하기 위해서는 질환의 최초 발생과 악화 진행에 관여하는 기초 생물학적 메커니즘을 투명하게 이해하는 것이 무엇보다 중요하다"며 "앞으로도 인체 유래 자원과 첨단 줄기세포 기반 연구를 긴밀하게 연계해 신경퇴행성 질환의 미세한 기전을 규명하고, 차세대 신약 개발 연구로 이어질 수 있는 견고한 과학적 근거를 지속적으로 축적해 나갈 계획"이라고 강조했다.
해당 연구 성과는 학술적 우수성과 파급력을 널리 인정받아 신경염증 분야의 최고 권위 국제 학술지인 '저널 오브 뉴로인플라메이션(Journal of Neuroinflammation)' 2026년 10월 2일 자에 온라인 정식 게재(Article in Press)됐다. 국립보건연구원 연구진은 이번 세포 수준의 기초 연구 결과를 디딤돌 삼아, 향후 정밀한 동물 모델을 활용해 FAM84B 활성화가 실제 뇌 신경세포 손상, 타우 병리의 전신 확산, 그리고 환자의 인지 기능 저하 등에 미치는 다각적인 생리학적 영향을 종합적으로 검증하는 후속 연구에 돌입할 예정이다.
초고령 사회 진입으로 치매 환자와 막대한 국가 치매 관리 비용이 매년 최고치를 경신하는 국가적 비상 상황에서, 질병관리청의 이번 "[11.5.목.조간] 치매 연구, 새로운 단서 확인.pdf" 관련 연구 성과는 타우단백질 연쇄 확산의 스위치를 차단할 구체적이고 획기적인 타깃을 전 세계에 제시했다. 단순한 인과관계 파악을 넘어 병리적 확산을 촉발하는 방아쇠를 정확히 찾아낸 본 연구는 치매 정복이라는 인류의 과제를 해결하기 위한 강력한 무기가 될 것이다.
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