작성일 : 19-05-07 10:37
장영태 IBS 복잡계 자기조립 부연구단장, 국제 공동연구 , 특정 뇌세포 형광색 만들어 뇌 질환 원인 규명한다
 글쓴이 : happy
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뇌세포 중 14%를 차지하는 미세 아교 세포는 뇌 안에서 면역 기능을 한다. 뇌에서 나오는 불필요한 물질을 제거하고 과도한 시냅스를 제어해 뇌 회로를 효율적으로 만든다. 하지만 지나친 미세 아교 세포의 활동은 알츠하이머병 등 신경퇴행성질환을 유발하는 것으로 알려져 있다. 

IBS(기초과학연구원·원장 김두철)는 장영태 복잡계 자기조립 연구단 연구진 싱가포르 듀크엔유에스의대, 싱가포르 국립바이오이미징컨소시업 연구진과 함께 미세 아교 세포만을 선택적으로 염색하는 형광물질 'CDr20'(Compound Designation red 20)을 개발하고, 살아있는 동물의 뇌에서 미세 아교 세포의 활동을 실시간 추적, 관찰하는 데 성공했다고 6일 밝혔다. 미세 아교 세포를 추적, 관찰하면 뇌 질환 원인을 규명할 수 있고, 궁극적으로 치료제도 개발도 가능해진다. 

장영태 IBS 복잡계 자기조립 연구단 부연구단장. <사진=IBS 제공 >장영태 IBS 복잡계 자기조립 연구단 부연구단장. <사진=IBS 제공>



미세 아교 세포 '시냅스 가지치기'를 통해 사용하지 않는 시냅스를 없애는데, 오작동으로 인해 정상적인 시냅스까지 과도하게 제어하면 신경퇴행성질환으로 이어진다. 하지만 미세 아교 세포를 관찰하기 위해선 유전자 조작을 통해 미세 아교 세포에 형광단백질을 발현하는 방식이 유일했다. 

국제 공동연구진은 형질전환 없이 간단하게 미세 아교 세포를 표지할 수 있는 형광물질을 찾아냈다. 연구진은 뇌 조직 내 세포 상태와 유사한 뇌세포 배양체를 이용해 다른 세포들은 염색하지 않으면서 미세 아교 세포만을 선택적으로 염색하는 형광물질 후보를 선정했다. 그중 가장 세포 선택성이 높은 물질을 'CDr20'이라 명명했다. 

알츠하이머병을 지닌 마우스 실험을 통해 CDr20이 미세 아교 세포만 정확하게 염색함을 확인했다. 염색 성능은 'Ugtla7c'라는 유전자 유무에 따라 크게 차이가 났다. 연구진은 형광이 매우 약한 CDr20은 Ugtla7c 효소와 만나면 분자 구조에 변화가 생기고, 형광성이 강화돼 붉은색 형광 빛을 냄을 확인했다. 

이번 연구는 뇌 속 미세 아교 세포에만 존재하는 Ugtla7c 효소를 이용해 미세 아교 세포를 선택적으로 염색하는 형광표지를 발견함으로써 뇌질환 원인 규명, 치료기법 개발에 기여할 것으로 예상된다. 

장영태 부연구단장"살아있는 개체의 뇌 속 미세아교세포를 형질전환동물을 사용하지 않고도 간단하게 표지할 수 있는 최초의 형광물질을 개발한 것"이라며 "다른 뇌세포에서 발현되지 않는 특별한 효소와 반응해 형광을 내는 물질로 의·생명 분야의 후속연구로 이어져 궁극적인 뇌질환 치료제가 개발되길 기대한다"고 말했다. 

연구진은 CDr20 구조를 보다 면밀히 분석해 특정 목적에 부합하는 발전된 형태의 형광체를 개발할 예정이라고 밝혔다. 또 CDr20을 적용할 수 있는 세부 의·생명 분야를 추가로 찾아내 후속 연구를 지속할 계획이다. 이번 연구성과는 독일응용화학회지(Angewandte Chemie International Edition, IF 12.102)에 게재됐다.

알츠하이머 모델동물 뇌의 미세아교세포를 CDr20으로 관찰한 모습. <사진=IBS 제공 >알츠하이머 모델동물 뇌의 미세아교세포를 CDr20으로 관찰한 모습. <사진=IBS 제공>