미래창조과학부는 국내 연구진이 빛으로 뇌 신경세포 성장인자수용체를 원격 제어하는데 세계 최초로 성공했다고 25일 밝혔다.
미래부에 따르면 기초과학연구원의 인지 및 사회성 연구단 소속 카이스트 생명과학과 허원도 교수팀은 빛으로 세포막에 위치한 특정 수용체를 원격 조정할 수 있는 광유전학분야 신기술을 개발했으며 이를 신경세포에 적용해 신경세포의 분화를 유도하는데 성공했다.
허 교수는 "'광유도 뇌신경세포 성장인자수용체'로 명명된 이 기술을 현재 여러 동물 모델에 적용해 뇌과학 연구를 진행 중"이라며 "뇌의 복잡한 신경망 구조에서 신경세포가 어떠한 기능을 하는지 규명해 내는데 획기적인 역할을 할 것"이라고 전했다.
이번에 개발된 광유도 뇌신경세포 성장인자수용체 기술의 핵심은 신경세포에 별도의 물질처리를 하지 않고 빛만을 사용해 신경세포가 작동하게 하는 것이다.
빛을 쬐어 주는 순간 수용체는 순식간에 활성화돼 신호전달을 유도함으로써 신경세포의 성장과 분화를 유도할 수 있다.
지금까지 특정 수용체 조절 방법으로는 생체작용물질을 별도로 첨가하는 게 일반적이다. 이 방법은 수용체의 시공간적 조절이 불가능하며 시간 소요로 인해 세포내 역동적인 신호망을 이해하는데 한계가 있다.
이에 연구진은 광유전학기술을 도입한 새로운 기술을 개발, 기존 방법의 대안으로 제시했다 .
광유전학기술을 이용하면 미생물이나 식물에서 발견되는 빛에 반응하는 단백질을 인간이나 동물세포에 적용해 세포의 여러 기능들을 조절할 수 있다.
허 교수는 "빛이 갖고 있는 장점은 광원의 전원을 켜고 끌 수 있다는 것인데, 단순하게 빛을 쬐어주고 다시 끄는 방법을 통해 세포막 수용체를 조절할 수 있음을 증명했다"며 "빛을 쬐어주는 빈도를 조절함으로써 하위 신호전달의 지속성도 조절할 수 있었고, 결과적으로는 세포의 분화 또한 유도할 수 있음을 확인했다는데 이번 연구성과의 의미가 있다"고 밝혔다.
한편, 허교수는 지난 5월 '광유도 분자올가미(LARIAT)'를 개발해 세계 최고 권위 저널인 '네이처메소드'에 게재한 바있으며 빛을 이용해 세포 내 특정 단백질의 기능을 원격 조정할 수 있는 원천기술을 확보, 현재 전세계 특허협력조약(PCT) 출원상태다.
이번 연구 결과는 네이처 출판그룹이 발간하는 세계적 권위지 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인 6월 4일자에 게재됐으며, 허 교수는 오는 6월말 또 한 편의 관련 논문을 발표할 예정이다.
bbrex@fnnews.com 김혜민 기자
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