미래창조과학부(장관 최양희)는 “지속적인 통증을 뇌 속의 칼슘의존성 음이온 채널(아녹타민-2)이 인지하고 조절하는 통증 조절 메커니즘을 국내 연구진이 최초로 규명하였다”고 밝혔다.
* 음이온채널 : 음전하 이온이 드나들 수 있는 세포막의 통로
* 아녹타민-2 (Anoctamin-2) : 칼슘-의존성 음이온 채널(CACC: Calcium-activated chloride channel)인 염소채널
연구팀은 칼슘의존성 음이온 채널인 아녹타민(Anoctamin)-2가 뇌에서 발현되고 뇌에서 통증을 인지하고 조절한다는 새로운 사실을 발견하여 통증 치료의 새로운 가능성을 열었다.
정은지 교수 연구팀(연세대)은 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구), 원천기술개발사업(나노소재기술개발사업), 교육부 BK21플러스사업, 산업통상자원부 국제공동기술개발사업의 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 12월 19일자에 게재되었다.
o 논문명과 저자 정보는 다음과 같다. - 논문명 : The Ca2+-activated chloride channel anoctamin-2 mediates spike-frequency adaptation and regulates sensory transmission in thalamocortical neurons
- 저자 정보 : 정은지 교수(교신저자, 연세대), 하고은 박사과정 (제1저자, 연세대), 이재광 박사(공동 제1저자, 한국산업기술진흥원)
□ 논문의 주요 내용은 다음과 같다.
1. 연구의 필요성
통증은 위험으로부터 몸을 보호하기 위해 반드시 필요한 감각이지만, 과도한 통증 반응이나 제어 불가능한 통증은 일상생활에 지장을 주는 불편한 감각이 될 수 있다.
2010년 만성 통증 환자가 220만명(건강보험공단 통계자료)을 넘었다.
빨리 치료하지 않으면 통증을 유발하지 않는 자극에도 통증을 느끼게 되는 악성 통증으로 발전할 가능성이 있다. 하지만, 아직 정확한 만성 통증의 원인이 밝혀지지 않았다.
그러므로 통증을 조절할 수 있는 메커니즘을 밝혀내어 실질적으로 적용할 수 있는 방법의 개발이 필요하다.
2. 연구 내용
연구팀은 시상신경세포*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 활성화 되면 칼슘 의존성 음이온채널인 아녹타민(Anoctamin)-2(ANO2)가 열리면서 활성을 억제하는 것을 발견하였다.
* 시상신경세포 : 뇌시상에서 대뇌피질로 감각 정보를 전달하는 신경세포
시상신경세포가 과도하게 활성화되면 ANO2채널이 감각정보 전달을 효과적으로 줄여준다는 것을 최초로 밝혔다.
정상적인 시상신경세포에서는 지속적으로 신경 세포를 활성화시켰을 때 신호자가조절(spike-frequency adaptation)* 현상이 나타난다. 하지만 ANO2의 발현을 억제한 시상신경세포에서는 이러한 신호자가조절이 없어져 전기신호를 지속적으로 보내는 것을 관찰하였다.
이는 ANO2가 신경 세포의 지속적 활성화를 억제하는데 관여함을 의미한다.
* 신호자가조절 : 신경세포의 지나친 활성을 스스로 억제하는 현상으로 이를 통해 효과적인 신경세포 활성 가능
* spike: 신경세포가 정보를 보내는 방식인 전기신호
동물 실험에서는 ANO2 발현이 억제된 생쥐의 경우 정상 생쥐에 비하여 통증 반응이 지속적이고 빈번하게 나타나는 것을 관찰하였다. 따라서 ANO2 발현 억제에 의하여 발생하는 신경 세포의 과활성화가 대뇌 피질로 감각 정보를 과하게 전달하여 통증이 지속되도록 하는 효과를 유도함을 밝혀내었다.
따라서 ANO2 발현 억제에 의하여 발생하는 신경 세포의 과활성화가 대뇌 피질로 감각 정보를 과하게 전달하여 통증 반응이 지속되도록 하는 효과를 유도함을 밝혔다.
결론적으로 ANO2 채널은 시상신경세포의 정상적인 신호 전달은 방해하지 않고 지속적이고 과도한 신호 전달만을 효과적으로 억제한다는 점을 밝혀냈다. 이는 정상 감각정보 전달은 방해하지 않으면서 지속적 통증과 같은 과도한 신호전달만 효과적으로 조절할 수 있음을 시사한다.
3. 연구 성과
이 연구를 통해 그 동안 알려져 있지 않았던 칼슘-의존성 음이온 채널이 중추신경계의 신경세포 신호 전달을 조절하는 새로운 메커니즘을 밝혔다.
ANO2채널의 작용을 조절함으로써 시상신경세포의 과도한 활성화뿐만 아니라 지속적 통증에 의한 행동 반응을 조절할 수 있음을 밝혔다. 아직 ANO2채널에 대한 연구가 다양하게 이루어지지 않았으며, 이를 특이적으로 활성화 혹은 비활성화 시키는 약물들의 개발도 이루어지지 않고 있다.
따라서 ANO2 채널에 작용하는 약물의 스크리닝을 통하여 통증을 조절하는 약물의 개발에 대한 가능성을 확인하였다.
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 제공하여 새로운 타입의 진통제 개발의 가능성을 보여준다.
시상신경세포뿐 아니라 해마신경세포에서도 ANO2채널이 발현됨을 밝혀 해마신경세포의 기능에 미치는 영향에 대한 향후 연구에도 거는 기대가 크다.
정은지 교수는 “이 연구는 뇌의 정상적인 감각 정보전달을 저해하지 않으면서 지속적이고 과도한 활성에 의한 통증 정보 전달을 차단하는 메커니즘을 밝힌 것이다. 기존의 통증 치료가 효과가 없던 지속적 통증의 조절을 위한 초석이 될 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.
