별세포 탐험으로 뇌질환 정보에 도전하다

원우진 박사는 기초과학연구원(IBS) 기억 및 교세포 연구단 소속의 선임연구원으로, 뇌 과학과 신경세포 기능뿐 아니라 특히 비신경세포인 별세포(교세포)를 중심으로 뇌 질환의 근본적 메커니즘을 규명하고 이를 기반으로 한 치료 후보물질을 개발하는 데 주력하고 있는 젊은 과학자입니다.

주요 연구 분야는 신경세포-별세포 상호작용과 다양한 뇌 질환이며, 최근에는 외상 후 스트레스 장애(PTSD)의 병리학적 연결고리를 규명하고 치료 가능성을 제시하는 성과를 거두었습니다.

원 박사는 뇌 질환의 근본 원인을 세포 및 분자 수준에서 파악해 정밀치료 전략을 제시하는 것을 목표로 삼고 있습니다. 미래의 뇌과학 치료법과 약물 개발에 새로운 방향을 제시할 인물로 평가받고 있습니다.

최근 연구뿐만 아니라 육아까지 병행하며 바쁜 시간을 보내고 있는 원박사는, 비대면으로 나눈 대화만으로도 학자적인 강단과 진지함을 느낄 수 있었습니다.

"PTSD는 공포의 이불킥"

Q. 본인의 부끄러웠던 행동에 대해 속칭 '이불킥'을 하는데 PTSD와 비슷한 걸까요?

PTSD는 이불킥처럼 잠깐 부끄럽고 후회되는 순간이 떠오르는 가벼운 경험은 절대 아닙니다. 다만 갑자기 문뜩 떠오른다는 면에서는 조금 비슷하다고 할 수 있습니다. 하지만 PTSD는 단순한 기억이 아니라 생명의 위협을 느꼈던 공포기억이 365일 24시간 언제든 되살아나는 '공포의 이불킥'이라고 생각하시면 될 것 같습니다.

흔히 '시간이 약이다'라고 말하지만, 그 말이 통하지 않는 경우가 바로 PTSD입니다. 또한, 비슷한 상황에 노출되었을 때도 공포기억을 느끼게 되죠. '자라 보고 놀란 가슴 솥뚜껑 보고도 놀란다'라는 말이 있듯이 군인은 축제의 화려한 불꽃놀이에 전쟁통의 폭탄 소리를 떠올리게 되죠.

Q. 최근 비극적인 사건·사고, 참사가 많아진 것 같습니다. 개인과 집단의 PTSD의 차이가 있을까요.

이루 말할 수 없는 참사 소식들은 정말 마음이 아픕니다. 개인의 PTSD든, 집단의 PTSD든 공통적인 핵심은 생명을 위협하는 트라우마(공포기억)가 뇌에 각인되고, 그 공포 기억이 수시로 떠올라 삶 전체에 큰 영향을 미친다는 점은 같습니다.

그런데 두 PTSD에 대한 차이점을 생각해 보자면, 집단 PTSD는 같은 트라우마를 공유한 커뮤니티 안에서 서로의 고통을 나누고, 사회적 관심과 지원을 받는다는 점에서는 치료에 도움이 될 수 있을 것 같습니다. 하지만 그 참사를 통해 사회적의 신뢰와 안전망이 무너졌다는 감각이 생기면 더 깊은 불신과 무력감이 남아 문제가 될 수 있다고 생각합니다.

뇌과학으로 나를 인도한 '영화 맨인블랙'

Q. 언제부터 뇌에 대해 관심을 갖게 되셨나요?

초기에는 기억 및 감정에 대한 호기심으로 뇌에 대한 관심이 생겼던 것 같습니다. 요즘 어린이들은 모르겠지만, '맨인블랙'이라는 영화에서 빛이 나오는 장치 하나로 기억을 지우는 장면이 굉장히 인상적이었습니다. 어떻게 원하는 사건의 기억만 지울 수 있는지 신기했던 것 같습니다.

지금 생각해 보면, 이 장치가 있다면 PTSD의 트라우마 기억도 지울 수 있을지도 모르겠네요. 그 후에는 가족이나 주변에서 치매와 파킨슨병 등의 뇌질환으로 고통받는 것을 보고 본격적으로 연구에 관심을 가지게 되었습니다.

Q. 우리는 뇌에 대해 얼마나 알고 있나요?

사실 우리는 아직 뇌에 대해서 아는 게 많지 않습니다. 우주처럼, 여전히 미지의 영역이 훨씬 더 크죠. 뇌 연구를 하다 보면 '이제 이해했다' 싶을 때마다 그 안에서 또 다른 수수께끼 문제가 열립니다. 마치 마트료슈카 인형 같이, 하나를 열면 또 다른 인형이 나오듯, 그 안에 새로운 비밀이 숨어 있는 상황이라고 말할 수 있습니다. 어렵지만 동시에 뇌 연구가 재밌는 이유라고 할 수 있겠습니다.

Q. 박사님 연구에 '별세포'와 '가바'가 계속 등장하는데, 류마티즘 관련 연구를 계속하며 나온 결과인가요?

네, 맞습니다. 이번 연구는 이전에 진행했던 ‘류마티스 관절염에서의 뇌 염증과 별세포 변화’ 연구의 연장선상에 있다고 볼 수 있습니다. 별세포는 신경세포 (뉴런)가 아닌 비신경세포지만, 뇌 속에서는 오히려 신경세포 보다 수가 많고, 신경 회로의 균형을 조절하는 아주 중요한 역할을 합니다.

과거에는 염증이 뇌 속 해마 영역의 별세포를 병적으로 변화시켜 인지기능에 영향을 주는 현상을 관찰했다면, 이번에는 트라우마와 같은 극심한 스트레스가 뇌 속 전전두엽의 별세포를 병적인 형태로 변화시켜 가바를 과도하게 분비하게 만드는 기전을 확인했습니다.

결국 별세포가 염증뿐 아니라 정신적 스트레스에도 민감하게 반응하면서 뇌의 기능적 균형을 무너뜨릴 수 있다는 점이 핵심이라고 할 수 있습니다

Q. 공포 기억 소멸을 방해하는 '가바'는 대체 뭡니까?

가바는 뇌에서 세포의 활동을 조절하는 대표적 신경전달물질 중의 하나입니다. 쉽게 말해, 뇌에는 '엑셀'처럼 신경세포를 활동적 (흥분성)으로 만드는 글루타메이트라는 신경전달물질이 있고, 그 반대로 '브레이크'처럼 신경세포를 비활동적 (억제성)으로 만드는 가바라는 신경전달물질이 있습니다. 그런데 PTSD에서 병적인 형태의 별세포에서 가바를 과도하게 분비하게 됩니다. 이때, 주변에 공포 기억 소멸을 담당하는 신경세포를 과하게 억제하면서 공포 기억 소멸을 방해하게 됩니다. 결국 '공포 기억 소멸 회로'가 작동하지 못해 공포기억이 계속 떠오르게 됩니다.

Q. 그럼 '기억'과 관련한 포괄적인 치료도 할 수 있겠네요.

네, 저희 IBS 기억 및 교세포 연구단은 ‘기억이 단순히 신경세포에 저장되는 것이 아닐 수도 있다’는 질문에서 출발하고 있습니다.
별세포가 기억의 형성이나 유지에 중요한 역할을 할 수 있다는 가능성이 점점 커지고 있기 때문에, 별세포에 기억의 실마리가 있을 것이라고 생각합니다.
따라서 연구가 더 심화된다면, 기억의 세포적 단서를 찾는 것은 물론, 기억 장애나 트라우마 치료의 새로운 실마리도 발견할 수 있을 거라 기대합니다.

"뇌 과학자들은 핫하다"

Q. 최근 인공지능이 핫한데, 뇌 연구자들이 나중에 가장 핫하지 않을까요?

지금도 핫하다고 생각합니다.

농담이지만, 사실 인공지능이란 게 결국 뇌의 작동 원리에서 많은 영감을 받았잖아요. 뇌 속 신경세포뿐만 아니라 별세포와 같은 비신경세포의 조절 원리를 인공지능 알고리즘에 반영한다면 인공지능이 더 진화할 수 있을지도 모르겠습니다.
인공지능 분야가 뜨거운 만큼, 뇌과학분야도 같이 시너지를 누릴 수 있으면 좋겠습니다.

Q. 이창준 단장과 인연도 깊으신 것 같은데, 이 단장이 채찍질을 많이 하는 편인가요?

이창준 단장님은 제 학위과정의 지도교수님이셨고, 마치 부모님 같은 분이십니다. 좋은 결과를 뽑아내기 위한 채찍질이라기보단 '좋은 과학자가 되어라'라는 방향으로 많이 지도해 주셨습니다.

연구를 하다 보면 실패할 때도 많지만, 원리를 밝히고 과학적 성과를 이뤄냈을 때 성취감을 위하여 스스로 채찍질하곤 합니다.

Q. 연구 안 할 때는 무엇을 하시나요?

퇴근하면 단장님과 연구에 관한 얘기를 메신저로 하기도 하고, 부족한 잠을 몰아 자기도 합니다.
요즘은 아이가 태어나서 육아에 집중하고 있습니다.
하루하루 성장하는 모습을 보면서 생명에 대한 신비를 직접 체험하고 있습니다.

"의과학은 탱탱볼… 새로운 발견으로 이어져"

Q. 의과학의 학자가 되려는 어린 친구들, 동료들에게 한 말씀해주신다면?

모든 연구가 그렇겠지만, 의과학은 진짜 탱탱볼 같아요.
예측할 수 없고, 자꾸 벽에 부딪히지만, 결국엔 그 반동이 새로운 발견으로 이어집니다. 언젠가 그 공이 누군가의 생명을 바꿀 수도 있다고 믿기에, 오늘도 다시 튀어 오르는 거죠.