대구.경북첨단의료산업진흥재단(DGMIF) 실험동물센터 책임연구원 이태관 박사는 MIT의 Jasanoff 박사와 함께 MRI 조영제를 이용하여 뇌에서 분비되는 도파민을 세계 최초로 실시간으로 영상화하는 연구를 세계적인 학술지인 사이언스(Science) 5월 2일자에 발표(제목 : Molecular-level functional magnetic resonance imaging of dopaminergic signaling)했다.

도파민은 뇌의 가장 중요한 신경전달 물질의 하나로 인체의 운동을 조절하는 데, 이 도파민의 생성이 부족하면 파킨슨병이 발생하며, 무하마드 알리, 마이클 J 폭스 등이 대표적인 환자이다.

또한, 뇌의 보상기제에 핵심적인 역할을 하며, 약물 중독은 도파민의 중요성을 보여주는 하나의 예이다. 한편, 도파민의 분비 불균형이 조현증(정신분열증)을 일으키기도 한다.

따라서, 도파민의 기능을 이해하는 것은 뇌기능과 뇌질환을 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 이런 도파민의 분비를 실시간으로 관찰하기 위해서 연구팀은 도파민에 결합하여 MRI 신호 변화를 일으키는 조영제를 개발하고, 이를 실험용 쥐에 적용하여 뇌에서 분비되는 도파민의 변화를 감지하였다.

이 조영제는 기존의 화학적 합성을 통한 조영제와는 달리 체내에 있는 단백질 효소를 돌연변이와 스크리닝을 통해, 원하는 특성을 가진 물질로 변화시키는 유도진화(directed evolution)라는 방법을 통해 개발되었다.

이 기법을 이용하면 도파민 외에도 다른 신경전달 물질을 측정하는 조영제도 쉽게 개발이 가능하며, 이미 세로토닌 조영제도 개발되어 시험 중에 있다.

대구.경북첨복재단 이태관 박사와 연구팀은 쥐의 뇌를 전기 자극하고, 이에 따라 분비되는 도파민을 표적부위(측핵)에 주입한 조영제의 신호변화로 관찰하였다. 이 연구는 뇌의 세부 구조물에서 도파민신호 변화를 고해상도 실시간 3차원 영상으로 측정하여, 도파민의 기능을 밝히는 데 중요한 역할을 하였다.

본 연구기법을 사용하면 도파민과 연관된 보상기제 및 각종 뇌질환 진단에 새로운 지평을 열 것으로 기대되며, 향후 DGMIF 실험동물센터의 뇌질환 신약 후보물질의 유효성 평가에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.


대구방송 / 김대원 대기자

김대원 대기자