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사물을 인식하는 과정

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정상 망막과 질환을 앓는 망막

▲퍼블릭 도매인

정상 망막의 모습.

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당뇨망막병증 환자의 눈. 망막의 혈관이 손상돼 있다.

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당뇨망막병증 환자의 눈. 망막의 혈관이 손상돼 있다.

시력을 결정짓는 핵심 부위, 망막

눈은 시각 정보를 뇌에 전달하는 기관으로 크게 세 겹의 막으로 구성돼 있어요. 가장 바깥쪽인 공막, 중간 막인 포도막, 가장 안쪽 막인 망막으로 둘러싸여 있어요. 포도막은 홍채, 섬모체, 맥락막으로 이루어져 있지요. 그중 망막은 빛을 감지하는 등의 역할을 해요. 빛이 눈에 들어오면 망막에 상이 맺히고, 망막은 빛을 전기신호로 바꿔요. 이 신호는 시신경을 통해 뇌로 전달돼 이미지로 인식돼요.

망막에 이상이 생기면 시력에 문제가 생길 수 있습니다. 망막에는 빛을 감지하는 세포들이 많은데 이 세포들이 자외선 등의 외부 손상을 받으면 시력이 감소합니다. 전 세계적으로 3억 명 이상이 망막 질환으로 시력을 상실할 위험에 놓여 있어요. 건강보험심사평가원 자료에 따르면, 망막 질환인 황반변성과 당뇨망막병증을 앓는 환자 수가 2013년 약 42만 명이었지만 2022년 약 80만 명으로 증가했어요. 10년간 약 2배가 많아진 셈이에요.

망막 질환을 앓는 환자가 많지만 이미 나빠진 시력을 되돌릴 수 있는 치료제는 아직 개발되지 않고 있습니다. 한번 나빠진 시력을 돌리기 힘든 이유는 망막에 줄기세포가 없기 때문이에요. 줄기세포는 우리 몸의 거의 모든 세포나 조직으로 변할 수 있는 원시 상태의 세포예요. 줄기세포가 특수한 기능을 가진 세포로 변하면서 새로운 조직을 재생합니다. 예를 들어, 피부는 상처가 나면 피부 속 줄기세포로 인해 자연스럽게 새살이 돋지요.

시력이 회복되는 과정

손상된 시력 세계 최초로 회복하다!

인간을 포함한 포유류는 망막에 줄기세포가 없기 때문에 한번 손상된 망막세포는 스스로 재생되지 않습니다. 그래서 시력을 회복하기가 매우 어려운 것이지요. 그런데 최근에 손상된 망막세포를 되살려 시력을 회복할 수 있는 새로운 기술이 개발돼 큰 주목을 받고 있습니다.

3월 25일, KAIST 생명과학과 김진우 교수팀은 망막 신경을 재생해 시력을 회복할 수 있는 치료법을 개발했다는 연구 결과를 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’에 게재했습니다. 연구팀은 KAIST 실험동물자원센터에서 키운 망막 질환을 앓는 생쥐의 눈을 이용해 실험을 진행했어요. 그리고 망막 신경이 재생되는 과정을 6개월 이상 지켜보며 분석했습니다.

연구팀은 망막 안에 있는 신경세포인 뮬러글리아 세포를 주목했어요. 어류와 같은 변온동물은 망막이 손상되면 스스로 재생할 수 있습니다. 뮬러글리아 세포가 줄기세포처럼 변해 새로운 세포를 만들 수 있기 때문이에요. 김진우 교수는 “어류는 모든 망막세포를 재생할 수 있지만 포유류는 진화 과정에서 이 기능이 사라졌을 것”이라고 말했어요. 그러면서 “포유류는 높은 시력을 얻는 대신에 망막 세포가 잘 재생될 수 있는 능력은 떨어졌을 것으로 추측된다”고 덧붙였습니다.

연구팀은 포유류도 뮬러글리아 세포를 가지고 있지만 어류와 같은 과정이 일어나지 않는 이유를 분석했고, 그 원인으로 프록스원(PROX1) 단백질을 꼽았어요. 프록스원 단백질은 포유류의 망막, 해마, 척추 등 신경 조직 내 신경세포에서 생성되는 단백질로, 뮬러글리아 세포가 새로운 세포를 만드는 것을 막고 있었어요. 연구팀은 프록스원 단백질을 제거하면 신경세포가 재생돼 시력을 회복할 수 있다고 추측했습니다. 이에 따라 프록스원 단백질이 뮬러글리아 세포에 접근하기 전, 프록스원 단백질에 결합하는 항체^●를 활용해 프록스원 단백질을 제거했습니다. 그 결과, 항체를 투여한 생쥐 망막에서는 신경 재생이 활발히 일어났고 그 효과가 6개월간 지속되는 것이 확인됐어요.

또, 연구팀은 사후 기증된 환자의 망막으로 생쥐와 비슷한 결과가 나오는지 실험했어요. 그 결과, 생쥐와 유사한 결과를 얻을 수 있었지요. 김진우 교수는 “이번 연구 결과를 통해 망막 질환으로 고통받는 사람들에게 도움이 될 수 있으면 좋겠다”고 전했습니다.

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어류는 망막이 손상되면 망막을 스스로 재생할 수 있다.

용어 설명

● 항체: 세균, 바이러스 등 외부 항원에 특이적으로 결합하는 물질.