국내 연구진이 약 250년간 뇌과학계의 오랜 난제로 남아있던 뇌 노폐물 배출의 '첫 관문'을 마침내 밝혀내며 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료의 새로운 전기를 마련했다.
2026년 7월 22일, 기초과학연구원(IBS) 혈관 연구단 고규영 단장 연구팀은 뇌 속 노폐물을 내보내는 핵심 미세 구멍인 '지주막 소창'(Arachnoid fenestrations)을 발견했다고 발표했다. 이 획기적인 발견은 뇌를 감싸는 지주막을 뇌척수액이 어떤 경로로 통과하는지에 대한 약 250년간의 과학적 난제를 명확히 규명한 것이다. 이번 연구 결과는 이날 세계적인 과학 저널 '셀(Cell)'에 주요 논문으로 게재됐다.
뇌는 인체의 모든 기능을 총괄하는 핵심 장기이며, 건강한 뇌 기능을 위해서는 노폐물을 효과적으로 제거하는 것이 무엇보다 중요하다. 뇌 속 노폐물이 제대로 배출되지 않고 축적되면 알츠하이머병, 파킨슨병 등 다양한 퇴행성 뇌질환의 발병 및 진행에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 그동안 뇌척수액이 뇌막 림프관을 통해 뇌 노폐물을 운반한다는 사실은 학계에 잘 알려졌지만, 이 뇌척수액이 뇌를 감싼 지주막을 정확히 어떻게 통과하는지는 수 세기 동안 풀리지 않는 숙제였다.
IBS 연구팀은 이번에 뇌 노폐물 배출 시스템의 '첫 관문'인 지주막 소창을 찾아내면서 뇌 속 노폐물이 뇌척수액을 타고 배출되는 전 과정에 대한 통합적인 이해의 기반을 마련했다. 연구팀은 특수 생쥐 모델과 첨단 3차원 영상 기술, 고해상도 주사전자현미경 분석 등 최신 연구 기법을 동원하여 뇌척수액의 세부 이동 메커니즘을 밝혀냈다. 특히, 후각망울과 비강의 림프관이 사골판이라는 뼈를 통해 정교하게 연결되어 있으며, 뇌척수액이 바로 이 지주막 소창이라는 미세 구멍을 통해 지주막을 빠져나가 코 주변 림프절로 이동한다는 구체적인 경로를 명명백백하게 규명했다.
[사진=연합뉴스]
더욱 중요한 발견은 노화에 따른 뇌 노폐물 배출 기능 저하와 그 회복 가능성을 제시했다는 점이다. 연구팀은 노화된 생쥐(85~100주령)와 젊은 생쥐(8~10주령)를 비교 분석한 결과, 노화가 진행된 생쥐에서는 지주막 소창 및 주변 림프관의 기능이 현저히 저하되어 뇌척수액 배출이 젊은 생쥐 대비 크게 감소했음을 확인했다. 그러나 연구팀은 여기서 멈추지 않았다. 노화 생쥐의 비강 점막에 림프관 생성 촉진 유전자(VEGF-C)를 비침습적인 방식으로 투여함으로써, 감소했던 뇌척수액 배출 기능을 놀랍게도 젊은 생쥐 수준으로 완전히 회복시키는 데 성공했다. 고규영 단장은 이번 발견에 대해 「이 연구는 약 250년 전 뇌막 림프관이 처음 발견된 이후 오랜 난제였던 '뇌척수액의 지주막 통과 경로'를 명료하게 밝힌 것으로, 뇌과학 역사의 새로운 이정표가 될 것」이라고 강조하며 그 역사적 의미와 난이도를 설명했다.
이번 연구 결과는 인간 뇌질환 연구와 치료에도 직접적인 적용 가능성을 높였다. 공동 제1 저자이자 교신저자인 홍선표 IBS 혈관 연구단 연구위원은 「영장류에서도 동일한 지주막 소창 구조를 확인했으며, 이는 사람의 뇌 청소 기전을 밝히고 치매 등 퇴행성 뇌질환의 비침습적 치료법 개발에 핵심적인 단서를 확보했다는 의미」라고 밝혔다. IBS 혈관 연구단 소속의 진철화 연구원 역시 이 연구의 주요 참여자로 기여했다.
이번 연구는 뇌 노폐물 배출 시스템에 대한 이해를 혁신적으로 증진시켰을 뿐만 아니라, 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌질환의 발병 원인을 보다 심층적으로 규명하고 새로운 진단 및 비침습적 치료법 개발에 중요한 과학적 토대가 될 것으로 크게 기대된다. IBS 혈관 연구단은 향후 연구 대상을 인체 조직으로 확장하고, 다양한 퇴행성 뇌질환에 적용할 수 있는 혁신적인 치료 전략을 발전시켜 나갈 계획이다. 이는 전 세계 인류의 건강 증진에 기여할 무궁무진한 잠재력을 보여주며 학계와 환자들에게 큰 희망을 안겨주고 있다.
