미래부, 정은지 연세대 교수팀…통증조절 진통제 개발 가능성 전망
지속적인 통증을 뇌 속의 칼슘의존성 음이온 채널(아녹타민-2)이 인지하고 조절하는 통증 조절 메커니즘이 국내 연구진에 의해 최초로 규명됐다.
11일 미래창조과학부(이하 미래부)에 따르면 정은지 교수 연구팀(연세대 생명공학과)은 칼슘의존성 음이온 채널인 아녹타민(Anoctamin)-2가 뇌에서 발현되고 뇌에서 통증을 인지하고 조절한다는 새로운 사실을 발견해 통증 치료의 새로운 가능성을 열었다.
음이온채널은 음전하 이온이 드나들 수 있는 세포막의 통로를 말하며, '아녹타민-2 (Anoctamin-2)'는 칼슘-의존성 음이온 채널(CACC: Calcium-activated chloride channel)인 염소채널을 의미한다.
통증은 위험으로부터 몸을 보호하기 위해 반드시 필요한 감각이지만, 과도한 통증 반응이나 제어 불가능한 통증은 일상생활에 지장을 주는 불편한 감각이 될 수 있다.
연구팀은 '시상신경세포'(뇌시상에서 대뇌피질로 감각 정보를 전달하는 신경세포)가 감각정보를 지속적으로 전달하는 것을 억제하는 음이온채널의 존재와 그 메커니즘을 최초로 밝혔다.
중추신경계인 뇌에서 칼슘 의존성 음이온채널의 발현이나 기능이 기존 연구에서는 거의 알려져 있지 않았으나, 이 연구를 통해 시상신경세포 신경 세포가 지나치게 활성화되면 칼슘 의존성 음이온채널인 아녹타민(Anoctamin)-2(ANO2)가 열리면서 활성을 억제하는 것을 발견했다.
정상적인 시상신경세포에서는 지속적으로 신경세포를 활성화시켰을 때 신호자가조절(spike-frequency adaptation) 현상이 나타난다. 하지만 ANO2의 발현을 억제한 시상신경세포에서는 이러한 신호자가조절이 없어져 전기신호를 지속적으로 보내는 것을 관찰했다. 이는 ANO2가 신경세포의 지속적 활성화를 억제하는데 관여함을 의미한다.
동물 실험에서는 ANO2 발현이 억제된 생쥐의 경우 정상 생쥐에 비해 통증 반응이 지속적이고 빈번하게 나타나는 것을 관찰했다. 따라서 ANO2 발현 억제에 의해 발생하는 신경세포의 과활성화가 대뇌 피질로 감각 정보를 과하게 전달해 통증이 지속되도록 하는 효과를 유도함을 밝혀냈다. 따라서 ANO2 발현 억제에 의해 발생하는 신경세포의 과활성화가 대뇌 피질로 감각 정보를 과하게 전달해 통증 반응이 지속되도록 하는 효과를 유도함을 규명했다.
이 연구를 통해 ANO2채널의 작용을 조절함으로써 시상신경세포의 과도한 활성화뿐만 아니라 지속적 통증에 의한 행동 반응을 조절할 수 있음을 밝혔다. 아직도 극심한 통증에는 마약성 진통제가 사용되고 있으며 마약성진통제는 내성이 생기는 부작용이 있다. 이 연구는 기존의 진통제가 효과가 없는 지속적이고 극심한 통증을 제어할 수 있는 단초를 제공해 새로운 타입의 진통제 개발의 가능성을 보여준 것으로 분석된다.
정은지 교수는 "이 연구는 뇌의 정상적인 감각 정보전달을 저해하지 않으면서 지속적이고 과도한 활성에 의한 통증 정보 전달을 차단하는 메커니즘을 밝힌 것"이라며 "기존의 통증 치료가 효과가 없던 지속적 통증의 조절을 위한 초석이 될 것으로 기대된다"고 설명했다.
한편 이번 연구는 미래부 기초연구사업(개인연구), 원천기술개발사업(나노소재기술개발사업), 교육부 BK21플러스사업, 산업통상자원부 국제공동기술개발사업의 지원으로 진행됐으며, 연구결과는 세계적 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 2016년 12월 19일자에 실렸다.