조절세포사 제어 생체재료 연구소

□ 국내연구진이 뇌신경세포에서 단백질응집체 독성에 의해 유발되는 캐리옵토시스(Karyoptosis)가 치매의 원인이라는 새로운 과학적 원리를 밝히는 국제 공동연구에 참여하여 인체 질병 예방 및 새로운 치료법과 치료제 개발의 단초를 제공하였다. 

 * 캐리옵토시스: 핵막의 폭발적 파열로 세포가 사멸하는 새로운 조절세포사로 국내 연구진에 의해 세계 최초로 원인과 기전이 규명된 최신의 세포사멸법.

□ 가톨릭대학교 조용연 교수 연구팀(조용연 교수 및 변지인 석사과정생)이 영국 King’s College London의 Manolis Fanto 교수 연구팀과의 공동연구에 참여하여 단백질 응집체 독성에 의한 뇌신경세포에서의 “캐리옵토시스”가 뇌신경세포의 퇴화를 유도하여 치매를 유도하는 새로운 원리를 규명하였다고 밝혔다.

□ 이 연구는 조용연 교수 연구팀이 캐리옵토시스의 원인과 기전을 제시한 세계 최초의 연구 결과를 기반으로 영국 연구팀과 국제 공동연구를 통해 이룬 캐리옵토시스에 관한 세계 두 번째 연구 성과로, 실제 캐리옵토시스가 생리적 조건에서 발생하는 현상임을 밝히는 것과 동시에 핵형태 변형 유도인자와 질병발생 간의 상관관계를 직접적으로 밝힌 첫 번째 논문이다. 조용연 교수와 Manolis Fanto 교수는 함께 캐리옵토시스 논문 첫 번째와 두 번째 논문에 모두 참여함으로써, 관련 분야를 세계적으로 이끄는 최선두 과학자임을 입증하였다. 

□ 본 연구에서는 캐리옵토시스의 원인으로 만성적 오토퍼지 억제를 통한 단백질 응집체의 축적을 지목하고, 응집된 단백질의 독성으로 핵막 손상이 일어나며, 그 결과로 캐리옵토시스에 의한 신경세포의 사멸*이 치매의 원인임을 제시하였다. 

 * 신경세포의 사멸: 신경세포의 죽음.

□ 더 나아가 본 연구에서는 치매 환자의 뇌조직 신경세포 분석을 통해 일반적 노화 과정에서 캐리옵토시스에 의한 핵막 파열로 발생하는 치매 환자가 전체의 35-37%로 나타났으며, 신경퇴행성 질환에서 추가적으로 나타나는 영향을 고려하여 캐리옵토시스는 FTLD 또는 AD에서 추가적으로 약 18–20%의 세포 퇴행을 유발하는 것으로 보인다고 예측하였다.

□ 본 연구에 공동저자로 참여한 조용연 교수는 뇌신경세포에서 왕성하게 일어나는 자가포식이 만성적으로 억제되면 세포내 단백질이 축적되게 되는데, 이 축적으로 인한 스트레스가 퇴행성 뇌신경 질환과 신경세포의 기능 저하 및 사멸의 원인이 되며, 종국적으로 치매로 발전한다고 설명하였다.

□ 조용연 교수는 “이번 연구는 캐리옵토시스가 생리적 조건에서 일어나는 현상이며, 비조절적으로 일어나 핵의 형태 변화를 일으키면 치매와 같은 질환을 유도하는 원인이 된다”라며 “CREB3와 같은 핵막에 박혀있는 전사인자의 조절을 통한 핵막 온전성 유지 분자 기전이 세포의 생존과 사멸을 조절한다는 새로운 개념을 제시함과 동시에 다양한 인체 질병에 대한 치료법 및 치료제 개발의 원천기술로 활용될 수 있길 기대한다”라고 밝혔다. 

□ 이번 연구는 ′Nature 자매지인 Nature Communications (Nature Communications 17(1):5135, 2026; DOI: 10.1038/s41467-026-73802-w)에 6월 25일자로 게재되었다. 발표 후 2달이 경과된 시점에서 본 논문은 10,000회 이상 다운로드되었고, 183개의 almetric record를 보유하는 등 세계적으로 가장 뜨거운 관심을 받는 연구가 되었다.

(그림1) 캐리옵토시스가 유발되는 실측 영상 프레임

CREB3-CF 과발현으로 핵막의 폭발적 파열(프래임 4)을 관찰할 수 있으며, 그 결과로 핵 속의 내용물이 터져 나와 붕괴되면서 세포사멸이 이루어지는(프래임 5) 과정을 확인할 수 있음. 프레임 4의 화살표는 폭발적으로 터지면서 파열되는 핵막을 지시하며, 프레임 5의 화살표는 캐리옵토시스가 일어난 후 핵 내용물이 터져 나와 있는 모습을 보여주고 있다.

그림설명 및 그림제공 : 가톨릭대학교 조용연 교수