미세먼지가 일반인보다 퇴행성 뇌질환 환자에게 더 치명적이며, 미세먼지 속 3차원 탄소입자에 장기간 노출되면 신경 세포가 사멸할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

 한국과학기술연구원(KIST)은 생채재료연구센터 이효진 박사, 도핑콘트롤센터 김기훈 박사, 뇌과학창의연구단 김홍남 박사 연구팀이 탄소 구조에 따라 생체 기능에 미치는 영향이 다르다는 것을 밝히고 이 과정에서 뇌 손상에 관여하는 핵심 유전자를 발견했다고 12일 밝혔다.

 연구진은 탄소 미세먼지와 유사한 다양한 차원(0∼3차원)의 탄소 나노 재료를 합성해 국내 초미세먼지 기준 '나쁨'에 해당하는 농도(50㎍/㎥)로 뇌 신경세포 배양액에 첨가한 뒤 뇌 신경세포를 배양해 신경전달물질의 변화를 살폈다.

 그 결과 0차원 탄소입자는 신경세포의 과활성이나 사멸을 유도하지 않았다.

 이와 달리 3차원 탄소입자는 노출 72시간 이내에 신경세포의 비정상적 활성상태를 유도해 신경전달물질이 과도하게 분비됐으며, 장기간(약 14일) 노출되자 신경세포가 아예 사멸했다.

 연구진은 이런 현상이 치매와 밀접한 관련이 있다고 알려진 아밀로이드베타 단백질이 존재할 경우 가속됐다며 일반인보다 치매와 같은 퇴행성 뇌 질환 환자에게 미세먼지가 더 치명적일 수 있다고 해석했다.

 또 이들은 고차원 탄소입자가 신경세포 과활성을 유도하는 원인을 찾기 위해 유전자 분석을 진행한 결과, Snca(뇌에 풍부하다고 알려진 알파-시누클레인 단백질의 합성 정보를 담고 있는 유전자)가 핵심적으로 관여하고 있다는 사실을 발견했다.

 실제 유전자 가위를 이용해 Snca 유전자를 제거하고 이전과 동일하게 신경 세포를 탄소 입자에 노출한 결과 비정상적 신경세포 과활성이 일어나지 않았다고 연구팀은 말했다.

 이 박사는 "이번 연구를 통해 미세먼지가 퇴행성 뇌질환자에 미칠 수 있는 영향을 더 정확히 파악할 수 있었다"며 "향후 연구 범위를 확장해 미세먼지가 다양한 조직과 질병에 미치는 연구를 진행할 것"이라고 말했다.

 이번 연구는 생체 재료 분야 국제학술지 '바이오머티리얼스'(Biomaterials) 최신 호에 게재됐다.