신미소 | 기자 2026년 04월 15일
신트로고 기술 모식도
기초과학연구원(IBS·원장대행 김영덕)은 기억 및 교세포 연구단이 한국뇌연구원(KBRI) 공동연구진과 함께 '별세포'를 이용해 원하는 시냅스를 정밀 제거하여 뇌 회로를 재구성하는 '신트로고(SynTrogo)' 기술을 개발했다고 15일 밝혔습니다.
시냅스 제거로 뇌 회로 구조·기능을 변화시킨 첫 사례로, 자폐·조현병 등 퇴행성 뇌 질환 치료에 새로운 패러다임이 열릴 것으로 기대됩니다.
연구진은 면역세포가 상대 세포 일부분만 떼어내 제거하는 '트로고사이토시스' 현상에 착안하여 이를 인위적으로 유도하는 합성 단백질을 제작했습니다. 신경세포의 시냅스에는 형광단백질(GFP)을, 별세포에는 이에 결합하는 나노바디 수용체를 발현시켜 두 세포가 강하게 결합하도록 설계했습니다. 그 결과 별세포가 표적 시냅스 부위를 포획·제거하는 데 성공했습니다.
신트로고 기술을 생쥐 해마 신경회로에 적용하자 시냅스 밀도가 약 27% 감소했습니다. 통상 시냅스가 줄면 뇌 기능도 저하된다고 생각하지만, 살아남은 시냅스 크기가 커지고 기능이 대폭 강화되는 등 질적 향상으로 이어졌습니다.
전자현미경 분석 결과, 남은 시냅스들은 신경전달물질 소낭 수와 미토콘드리아 부피가 증가하며 구조가 더욱 견고해졌습니다. 특히 신경 가소성에 핵심인 가시돌기 소포체를 갖춘 스파인 비율이 크게 늘어, 신호를 보다 확실하게 전달하는 방식으로 뇌 회로가 재편되었습니다.
또한 신경 연결이 강화되는 현상인 장기강화(LTP)도 증가해, 신경 가소성과 회로 전체의 학습 능력이 향상되었음을 확인했습니다.
이창준 IBS 단장은 "이번 연구는 시냅스 수의 이상으로 발생하는 조현병이나 자폐증, 혹은 시냅스 손실이 특징인 퇴행성 뇌 질환 치료를 위한 새로운 플랫폼이 될 것"이라고 밝혔습니다.
교신저자인 이상규 IBS 차세대 연구리더는 "합성생물학적 접근으로 뇌 회로를 시냅스 단위로 편집할 수 있음을 보여준 사례"라며 "이 기술은 미래 '커넥톰 편집' 시대의 기술적 근간이 될 것"이라고 강조했습니다.
이번 연구 결과는 네이쳐 커뮤니케이션즈에 15일 온라인 게재되었습니다.