DGIST, 촉감과 아픔 동시 관리하는 ‘스위치’ 발견

DGIST(총장 이건우) 뇌과학과 이효상 교수 연구팀이 체성감각계에서 척수와 말초 감각신경에 발현되는 포타슘 채널의 일종인 TWIK-1이 촉각과 만성 통증을 조절하는 핵심 분자임을 규명했다. 연구는 촉각 반응을 조절하는 척수 내 새로운 분자적 기전을 제시했으며, 난치성 질환인 신경병증성 통증의 지속 원인과 치료 표적을 밝혔다는 점에서 의의를 지닌다.

체성감각계는 촉각, 통증, 온도 변화 등을 감지하는 신경 시스템으로, 이러한 감각은 말초 감각신경을 통해 척수로 전달돼 처리된다. 그러나 신경이 손상되면 특별한 원인 없이 통증이 오래 지속되는 신경병증성 통증이 발생할 수 있으며, 이는 삶의 질을 크게 저하시킨다. 현재까지 통증이 지속되는 정확한 기전이 충분히 밝혀지지 않아 효과적인 치료법도 제한적 실정이다.

연구팀은 유전자 조작 생쥐 모델을 활용한 정밀 실험을 통해, TWIK-1 포타슘 채널이 척수 내 억제성 신경세포의 활성을 조절함으로써 촉각 정보 처리에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 확인했다.

연구팀은 TWIK-1이 말초 감각신경에서는 통증의 지속과 이질통(allodynia)을 조절하는 역할을 한다는 것을 밝혔으며, 이를 통해 신경병증성 통증의 원인 기전에 대한 이해를 높이고, 통증의 지속을 선택적으로 조절할 수 있는 새로운 치료 가능성을 제시했다.

DGIST 뇌과학과 이효상 교수는 “연구를 통해 TWIK-1 포타슘 채널이 위치에 따라 촉각을 형성하거나 만성 통증을 유지하는 서로 다른 역할을 한다는 점을 규명했다”며, “나아가 포타슘 이온 채널이 공통적으로 통증을 억제한다는 기존의 관점을 재해석할 수 있는 중요한 실험적 근거를 제시했다”고 밝혔다. 

또한 “앞으로도 척수에서 촉각이 처리되는 과정을 더욱 자세히 밝혀내고, TWIK-1을 표적으로 한 신경병증성 통증 치료법 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구사업과 뇌과학선도융합기술개발사업, 후각융합연구센터, 삼성미래기술육성사업 등의 지원을 받아 수행됐다. 대구경북과학기술원 뇌과학과 서병창·백명인·박포정 교수를 비롯해 고려대학교 박재용 교수, 미국 알라바마대학교 김유신 교수, 광주과학기술원 송미령 교수, 한국식품연구원 이재광 박사, 한국과학기술연구원 황은미 박사, 서울아산병원 성영훈 교수와의 공동연구로 진행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 'Signal Transduction and Targeted Therapy' 지난 6월호에 게재됐다.