신경계를 이루는 세포는 다른 세포들과 달리 자극과 흥분을 신속하게 전달할 수 있도록 그 기능이 분화돼 있다. 이를 뉴런(neuron)이라고 한다. 신경세포를 이르는 말이다.

지난 20여 년간 많은 과학자들은 성인의 뉴런이 매일 수백 개씩 생성돼 그 수가 축적되고 있다고 여겨왔다. 이 같은 신경생성(neurogenesis)은 또한 우울증, 알츠하이머 등 뇌 장애로 인한 질병을 치료할 수 있다고 판단해왔다.

그러나 뉴런 생성과 관련 기존 주장을 뒤집는 새로운 연구 결과가 발표됐다. 사람이 태어난 후 초기에는 뉴런 생성이 활발하지만 시간이 지나면서 급격히 감소해 성인이 되면 정지된다는 것.

기존 뇌세포 생성 학설 뒤집는 연구 결과

7일 ‘네이처’ 지에 따르면 미국 샌프란시스코 캘리포니아 대학의 뇌과학자 아튜로 알베레즈-버일라(Arturo Alvarez-Buylla) 연구팀은 출생 직후 활발했던 뇌세포 생성이 나이가 들어가면서 급격히 감소해 성인이 되면 세포 생성이 멈춘다는 연구 결과를 발표했다.

이는 성인이 돼도 뉴런이 생성되고 있으며, 이를 통해 우울증, 알츠하이머와 같은 뇌 관련 질병을 치료할 수 있다는 기존 학설을 뒤집는 것이다. 7일 ‘사이언스’ 지는 기존 연구 결과를 뒤집는 이 같은 연구 결과가 뇌과학계에 큰 논란을 불러일으킬 것으로 예상했다.

캐나다 소아병원(Hospital for Sick Children)에 근무하는 뇌과학자 폴 프랭크랜드(Paul Frankland)는 “새로운 연구 결과가 난치병으로 고통을 받고 있는 많은 환자들의 기대를 좌절케할 것”이라고 말했다.

콜롬비아 대학의 뇌과학자 르네 헨(René Hen) 교수는 새로운 연구 결과에 많은 허점이 발견되고 있다고 주장했다. 그는 또 “세포조직, 환자기록, 뇌세포 염증에 대한 분석 등을 통해 이 연구가 왜 잘못됐는지 입증할 수 있을 것”이라고 말했다.

성인에게 신경생성이 일어나고 있다는 증거가 발견된 것은 1988년이다. 암 환자에게  브로모데옥시우리딘(bromodeoxyuridine)이라는 화학물질을 주사한 결과 신경 조직세포 안에서 새로운 뉴런이 생성되고 있음을 발견했다.

뇌에 브로모데옥시루리딘을 주입한 결과 그 정도에 따라 새로운 세포가 생성됐고, 특히 기억의 역할 맡고 있는 해마(hippocampus) 속에서 뉴런 생성을 확인할 수 있었다. 이후에도 유사한 내용의 논문 발표가 이어졌다.

2013년 스웨덴 스톡홀름 소재 카롤린스카 연구소 요나스 프리젠 랩(Jonas Frisén's lab)에서는 55명의 환자로부터 뇌조직의 생성 시기를 측정했다. 그리고 해마 안의 치상회(dentate gyrus) 안에서 매일 약 700개의 뉴런이 교체되고 있다고 주장했다.

의료계, 알베레즈-버일라 교수팀 연구에 반발

그러나 캘리포니아대 아튜로 알베레즈-버일라 교수는 성인 뇌에서 새로운 뉴런을 생성하고 있다는 연구 결과, 특히 연구 방식에 의문을 품고 있었다. 그는 지난 5년 간 뇌질환으로 사망한  59명의 환자로부터 뇌조직을 수집했다.

그중에는 출생 직후 사망한 신생아서부터 77세 사망자까지 다양한 연령층의 환자가 포함돼 있었다. 연구팀은 뉴런의 발달 과정을 분석하기 위해 형광항체(fluorescent antibodies)를 사용했다. 이를 통해 각각 다른 상황의 단백질 분석을 수행할 수 있었다.

연구팀은 특히 전자현미경을 통해 생성 초기의 길고 날씬하며, 단순한 모양을 지닌 뉴런을 확인할 수 있었다고 밝혔다. 분석 결과에 따르면 신생아의 신경조직 안에서 평방 밀리미터 당 1618개의 젊은 세포가 포함돼 있었다는 것.

그러나 이들 세포들의 밀도가 연령이 늘어나면서 감소하고 있었다고 말했다. 연구 논문은 1~7세의 나이 사이에 뇌세포 밀도가 23배의 차이를 나타냈다고 기록하고 있다. 성인이 되면 이들 젊은 세포들이 소멸 상태에 있었다고 주장했다.

이런 내용의 연구 결과가 발표되면서 성인의 세포생성 여부를 놓고 신경과학계가 논란에 휩싸이고 있다. 콜롬비아 대학 르네 헨 교수는 특히 세포생성 실험을 하면서 형광항체와 같은 마커를 사용한데 대해 의문을 제기했다.

형광 효과가 분석 결과를 탁하게 할 수 있을 가능성 때문이다. 교수는 “또 정반대의 분석 결과를 도출한 다른 과학자들이 아튜로 알베레즈-버일라 교수팀과 같은 방식의 분석을 진행했다.”고 말했다.

“그러나 성인 뇌조직 안에 젊은 세포들이 생성되고 있다는 정반대의 결과를 도출했다.”며 알베레즈-버일라 교수의 새로운 연구 결과에 대해 큰 의문을 제기했다. 의료계 역시 크게 반발하고 있다.

카롤린스카 연구소의 한 연구원은 “알베리즈-버일라 교수팀의 연구 결과를 인정할 경우 기존의 알츠하이머와 같은 뇌질환 치료가 불가능하다는 것을 의미한다.”며, 새로운 연구 결과에 대해 큰 불신감을 표명했다.

지난해 8월 퀸즈랜드 대학 뇌연구소 과학자들은 감정적인 기억을 처리하는데 중요한 뇌 영역인 성인의 편도(amygdala)에서 새로운 뇌세포가 생성된다는 것을 발견했다. 편도에서 새로운 세포가 발견된 최초 사례다.

이후 연구팀은 새로 생성된 새로운 세포가 어떤 기능적 역할을 하는지에 대해 추가 연구를 진행하고 있었다. 그러나 또 다른 뇌과학자에 의해 세포생성에 대한 연구발표를 부정하는 정반대의 연구 결과가 발표되면서 뜨거운 논란을 불러일으키고 있다.