기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 허원도 교수(KAIST 생명과학과 교수)가 참여한 연구진은 빛을 이용해 세포막에 위치한 특정 수용체를 원격조정하는 신기술인 ‘광유도 뇌신경세포 성장인자수용체(ptoTrk)’를 적용, 신경세포 분화 유도에 성공했다고 25일 밝혔다.
광유도 뇌신경세포 성장인자수용체(OptoTrk) 기술의 핵심은 신경세포에 별도의 물질처리를 하지 않고 빛만을 사용해 신경세포가 작동하게 하는 것이다. 빛을 쬐어 주는 순간 활성화된 수용체가 신호전달을 유도해 신경세포의 성장과 분화를 유도한다.
기존에는 생체작용물질(natural ligand)을 이용해 특정 수용체를 조절해 왔지만 이 방법으로는 수용체를 시공간적으로 조절하는 것이 불가능했으며 시간 소요로 인해 세포내에 역동적인 신호망을 이해하는 데 한계가 있었다.
연구진은 기존의 문제점들을 해결하기 위해 광유전학(optogenetics)기술을 도입한 새로운 기술을 개발했다. 광유전학은 인간이나 동물세포에 미생물이나 식물에서 발견되고 빛에 반응하는 단백질을 적용함으로써 세포의 여러 기능들을 조절할 수 있다고 연구진은 설명했다.
허 교수는 “단순하게 빛을 쬐어주고 다시 끄는 방법으로 세포막 수용체를 조절할 수 있음을 증명했다”며 “빛을 쬐어주는 빈도를 조절해 하위 신호전달의 지속성을 조절하고 세포 분화도 유도할 수 있었다”고 말했다.
그는 “현재 여러 동물 모델을 대상으로 광유도 뇌신경세포 성장인자수용체(OptoTrk) 기술을 이용한 뇌과학 연구를 진행 중”이라며 “이번에 개발된 방법을 통해 뇌의 복잡한 신경망 구조에서 신경세포가 어떤 기능을 하는지 규명하는 데 획기적인 역할을 할 것”이라고 덧붙였다.
이번 연구 결과는 네이처 출판그룹이 발간하는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 10.015, JCR 상위 5.35%)’ 온라인 판 6월4일자에 게재됐다.
허 교수는 오는 6월말 또 한 편의 관련 논문을 발표할 예정이다. 지난 5월 ‘광활성 분자올가미기술(LARIAT)’을 개발해 네이처 메소드(Nature Method)지에 게재한 데 이어 두 달 사이 총 3편의 광유전학(optogenetics) 관련 연구성과를 연이어 발표하는 것이다.
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