청력 손실이 있는 사람의 귀에서 손상된 소리 감지 세포를 회복시킬 가능성이 있는 단백질이 발견됐다.
미국 존스홉킨스의대의 연구진은 쥐에 대한 유전자 실험을 통해 내이에서 소리를 감지하는 유모세포가 형성될 때 정밀하게 제어되는 한 쌍의 단백질을 발견했다고 발표했다.
이 단백질 2개는 비가역적인 청각장애가 있는 사람의 청력을 회복시킬 수 있는 치료제 개발의 열쇠가 될 수 있다.
존스홉킨스의대 신경과학 부교수 안젤리카 되츨호퍼 박사는 “우리 분야의 과학자들은 오래 전부터 소리를 감지하고 전송하는 유모세포의 형성을 유발하는 분자 신호를 찾아왔다”며 “유모세포는 청력 손실과 연관된 주요 요소이기 때문에 유모세포가 어떻게 발달하는지 규명하는 것은 손상된 유모세포를 대체할 수 있는 방법을 찾는데 도움이 될 것이다”고 설명했다.
포유류 동물은 달팽이관을 통해 전해지는 소리 진동을 통해 소리를 듣는다. 달팽이관의 안쪽에는 소리 정보를 뇌에 전달하는 소리 감지 세포인 내유모세포와 외유모세포가 존재한다.
유전적인 청력 손실의 90%가량은 유모세포의 문제 또는 유모세포와 뇌를 연결하는 청신경의 손상으로 인해 발생하는 것으로 알려졌다. 시끄러운 소음이나 특정 바이러스 감염으로 인한 난청은 유모세포 손상 때문이다.
인간은 다른 포유동물, 조류와 달리 유모세포가 재생되지 않기 때문에 유모세포가 한 번 손상되면 영구적인 청력 손실이 일어날 가능성이 높다.
연구진은 유모세포 형성의 첫 단계가 나선형 달팽이관의 가장 바깥쪽에서부터 시작된다는 것을 알고 있었다. 이 단계에서는 전구세포가 유모세포로 변형되기 시작한다. 연구진은 달팽이관을 따라 적절한 시간과 위치에 있는 분자 신호를 찾아 나섰다.
그 결과 연구진이 조사한 단백질 중 액티빈 A(Activin A)와 폴리스타틴(follistatin)의 패턴이 두드러진 것으로 드러났다.
액티빈 A는 전구세포가 유모세포로 변화하는 곳을 따라 증가했으며, 폴리스타틴은 이와 반대되는 경향을 보인 것으로 관찰됐다.
폴리스타틴 수치는 전구세포가 유모세포로 전환되기 시작한 달팽이관의 바깥쪽에서 낮고, 전구세포가 아직 유모세포로 전환되지 않은 달팽이관의 안쪽에서는 높았다.
되츨호퍼 박사는 “우리는 액티빈 A와 폴리스타틴이 반대되는 방식으로 세포를 조절한다는 것을 알고 있었다”며 “이 연구에 따르면 두 단백질은 유모세포가 달팽이관을 따라 질서 있게 형성되도록 전구세포에 대한 균형 작용을 수행하는 것으로 보인다”고 밝혔다.
연구진은 액티빈 A와 폴리스타틴이 유모세포 발달을 어떻게 정확하게 조정하는지 알아내기 위해 두 단백질의 영향을 개별적으로 연구했다.
먼저 정상인 쥐의 달팽이관에서 액티빈 A 수치를 증가시켰다. 그 결과 전구세포가 유모세포로 너무 일찍 전환되면서 유모세포가 달팽이관 나선 전체에서 이르게 형성된 것으로 관찰됐다.
폴리스타틴을 과잉생산하고 액티빈 A는 전혀 생산하지 않도록 조작된 쥐에서는 유모세포가 늦게 형성됐으며 무질서한 패턴이 나타났다.
되츨호퍼 박사는 “액티빈 A와 폴리스타틴의 작용이 매우 정밀하게 맞춰져 있기 때문에 미세한 변화라도 있으며 달팽이관 조직에 부정적인 영향이 있을 수 있다”며 “이는 마치 집의 토대가 튼튼하지 못할 경우 집 전체가 영향을 받는 것과 같다”고 부연했다.
연구진은 폴리스타틴 과잉생산이 왜 무질서한 유모세포 형성과 연관이 있는지를 자세히 조사하면서 폴리스타틴 수치가 높을 경우 전구세포가 더 자주 분열돼 더 많은 내측모세포로의 전환이 무질서하게 일어난다는 점을 알아냈다.
되츨호퍼 박사는 이 연구결과를 유모세포 손상으로 인한 청력손실을 치료할 수 있는 방법을 찾는데 활용할 수 있을 것이라고 강조했다.
유모세포가 진화하는 방법을 규명하고 이를 통해 청력손실에 대한 치료전략을 개선하거나 새로운 치료전략을 개발할 수 있길 바라고 있다고 덧붙였다.
이 연구 자료는 최근 국제학술지 이라이프(eLife)에 게재된 바 있다.
