[과학·의학] 하버드대 연구진, 후각의 비밀 구조 규명… “코안에 정교한 지도가 있었다”

이게 무슨 매우 정교한 수평 띠 형태의 지도로 작동하는 냄새야!

인류의 오감 중 가장 미지의 영역으로 남아있던 후각의 작동 원리가 하버드 의과대학 연구진에 의해 밝혀졌습니다. 그동안 무작위로 분포되어 있다고 믿어왔던 코안의 후각 수용체들이 실제로는 매우 정교한 수평 띠 형태의 지도를 형성하고 있다는 사실이 처음으로 확인된 것입니다.

이번 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘셀(Cell)’에 게재되어 후각 상실 치료 및 뇌 과학 연구에 새로운 이정표를 세웠다는 평가를 받고 있습니다.

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1. 무질서 속의 질서: 1,000여 개 수용체의 정교한 배치

시각이나 청각과 달리 후각은 그 복잡성 때문에 생물학적 지도를 그리는 데 한계가 있었습니다. 쥐의 경우 약 2,000만 개의 후각 뉴런과 1,000여 종의 수용체를 가지고 있는데, 이는 단 3가지 수용체로 색을 구별하는 시각에 비해 압도적으로 복잡한 시스템입니다.

• 수평 띠 구조: 샌딥 로버트 다타(Sandeep Robert Datta) 교수팀은 단일 세포 시퀀싱과 공간 전사체 기술을 결합해 300여 마리의 쥐에서 550만 개의 뉴런을 분석했습니다. 그 결과, 수용체들이 코 상단에서 하단까지 종류별로 정렬된 수평 띠 형태를 이루고 있음을 발견했습니다.
• 뇌와의 연결: 코안의 수용체 배치는 뇌의 후각 구구(Olfactory bulb)에 있는 지도와 정확히 일치했습니다. 이는 코에서 감지된 냄새 신호가 뇌로 전달되는 체계적인 통로가 존재함을 의미합니다.

2. 레티노익산(비타민 A 유도체)의 역할

연구팀은 이 정교한 지도가 어떻게 형성되는지도 규명했습니다. 유전자 활동을 조절하는 분자인 '레티노익산(Retinoic acid)'이 그 핵심이었습니다.

• 가이드 역할: 코안의 레티노익산 농도 구배(Gradient)가 뉴런의 위치에 따라 어떤 수용체를 발현할지 결정하는 가이드 역할을 합니다. 실제로 연구진이 이 분자의 농도를 조절하자 전체적인 수용체 지도가 상하로 이동하는 결과가 나타났습니다.

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3. 후각 상실 치료의 새로운 희망

이번 발견은 코로나19 팬데믹 이후 사회적 문제로 대두된 후각 상실 치료에 중요한 단서를 제공합니다.

• 기초 원리 확립: 다타 교수는 "기본적인 작동 원리를 이해하지 못하면 후각을 고칠 수 없다"며, 이번 지도가 줄기세포 치료나 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 통한 후각 복원 연구의 기초가 될 것이라고 강조했습니다.
• 심리적 웰빙: 후각은 영양 섭취와 안전뿐만 아니라 기억, 감정, 우울증 등 정신 건강과도 밀접하게 연결되어 있어 이번 연구의 의학적 가치는 더욱 큽니다.

하버드 대학교 캐서린 둘락(Catherine Dulac) 교수팀의 별도 연구에서도 일치하는 결과가 도출되어, 후각 시스템이 시각이나 청각처럼 고도로 조직화된 감각이라는 사실이 학계에서 더욱 확고해졌습니다.

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