한양대 김영필 교수팀, 뇌세포 리프로그래밍 실시간 추적 새 길 열다¶
원제목: 한양대 김영필 교수팀, 뇌 성상교세포 리프로그래밍 실시간 추적 기술 개발
핵심 요약
- 뇌 성상교세포가 신경전구세포로 전환되는 과정을 실시간 추적하는 기술을 개발했음.
- DNA 압타머를 활용하여 살아있는 뇌 조직 내 세포 변화를 손상 없이 관찰할 수 있게 되었음.
- 알츠하이머, 파킨슨병 등 신경퇴행성 질환 치료 연구 및 뇌종양 진단/치료제 개발에 응용될 가능성을 열었음.
상세 내용¶
한양대학교 생명과학과 김영필 교수 연구팀이 뇌 질환 연구의 새로운 지평을 여는 획기적인 기술을 개발했다. 이번 연구는 뇌 성상교세포가 신경전구세포로 전환되는 '세포 리프로그래밍' 과정을 실시간으로 시각화하고 추적할 수 있는 기술을 포함한다. 이러한 기술은 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환 치료 연구에 중요한 기반을 제공할 것으로 기대된다.
기존 연구에서는 세포 내부 표적에 국한되거나 생세포 이미징이 어렵다는 한계가 존재했으며, 유전자 리포터 시스템 역시 복잡한 조작이 필요해 실제 뇌 조직에 적용하기는 더욱 어려웠다. 공동 연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 '세포-셀렉스(Cell-SELEX)' 기법을 활용하여 성상교세포 표면에만 특이적으로 결합하는 DNA 압타머(Ast17-30)를 발굴하는 데 성공했다.
더 나아가, 연구팀은 동일 압타머 3개를 Y자형 DNA 골격에 결합시킨 'Y자형 3가 압타머(Tri-△Ast17-30)'를 개발하여 기존 압타머의 결합력을 획기적으로 증대시켰다. 이 독창적인 압타머는 성상교세포와 신경세포를 명확하게 구분할 뿐만 아니라, 세포 리프로그래밍이 진행되는 동안 성상교세포가 신경전구세포로 변하는 과정을 세포 손상 없이 실시간으로 정밀하게 추적하는 데 기여했다.
이 기술의 응용 가능성은 뇌 질환 치료에만 국한되지 않는다. 연구팀은 이 압타머가 인간 성상교세포 유래 뇌종양(교모세포종) 세포에도 강하게 결합한다는 사실을 확인했다. 이는 향후 뇌종양 진단 및 효과적인 치료제 개발에도 새로운 가능성을 제시하며, 관련 연구 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 보인다.
김영필 교수는 이번 성과에 대해 "살아있는 뇌 조직 내 세포 변화를 실시간으로 추적할 수 있는 새로운 이미징 도구를 개발했다"며, "이는 신경퇴행성 질환의 발병 기전 연구와 세포 치료제 개발을 위한 중요한 기초 자료가 될 것"이라고 강조했다. 본 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 교육부 등의 지원을 받아 수행되었으며, 국제 저명 학술지『Materials Today Bio』에 게재되는 영예를 안았다.
편집자 노트¶
이번 한양대 김영필 교수팀의 연구는 뇌 질환 치료 분야에서 오랜 난제로 여겨졌던 '세포 리프로그래밍' 과정을 실시간으로 추적할 수 있는 혁신적인 기술을 제시했다는 점에서 매우 큰 의미를 지닙니다. 단순히 세포의 변화를 관찰하는 것을 넘어, 살아있는 뇌 조직 내에서 일어나는 복잡한 분자 수준의 변화를 비침습적으로, 그리고 실시간으로 포착할 수 있다는 것은 차세대 신경퇴행성 질환 치료제 개발 및 뇌 질환의 근본적인 이해에 지대한 영향을 미칠 수 있는 부분입니다. 특히, DNA 기반의 '압타머'라는 물질을 활용하고, 이를 Y자 형태로 디자인하여 결합력을 극대화한 접근 방식은 기존의 한계를 극복하는 창의적인 아이디어라고 할 수 있습니다. 일반 대중에게는 다소 어렵게 느껴질 수 있는 '세포 리프로그래밍'이나 '압타머'와 같은 용어들이지만, 이 기술의 발전은 결국 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌 질환으로 고통받는 환자들에게 새로운 희망을 줄 수 있다는 점에서 주목해야 합니다. 또한, 뇌종양 진단 및 치료제 개발에도 응용될 수 있다는 점은 우리의 건강과 직결되는 중요한 진전이라 할 수 있습니다.
이번 연구가 제시하는 '세포 리프로그래밍'은 손상되거나 퇴화한 뇌세포를 젊고 건강한 세포로 되돌리는 일종의 '세포 재활성화' 또는 '세포 전환' 과정이라고 이해할 수 있습니다. 이를 실시간으로 관찰할 수 있다는 것은, 어떤 요인이 세포의 변화를 유도하고, 그 과정에서 어떤 문제가 발생하는지를 보다 정확하게 파악할 수 있게 해줍니다. 예를 들어, 특정 약물이 뇌 질환 세포에 어떤 영향을 미치는지를 실시간으로 보면서 약물의 효과를 극대화하거나 부작용을 최소화하는 방향으로 연구를 진행할 수 있게 되는 것입니다. 또한, 뇌종양 세포에도 적용된다는 점은 '세포 리프로그래밍' 기술이 단순한 치료제를 넘어, 진단 및 예방 분야에서도 다양하게 활용될 수 있음을 시사합니다. 앞으로 이 기술이 실제 임상 현장에 적용되기까지는 더 많은 연구와 검증이 필요하겠지만, 이번 연구 성과는 뇌 과학 분야의 미래를 밝히는 중요한 이정표가 될 것입니다. 우리 일상생활에서 직접적인 변화를 체감하기까지는 시간이 걸리겠지만, 이러한 기초 연구의 발전이 결국 미래 의학을 앞당기는 동력이 된다는 점을 기억할 필요가 있습니다.