한양대 연구팀, 뇌 성상교세포 리프로그래밍 실시간 추적 기술 개발... 차세대 뇌 질환 연구 '청신호'¶
원제목: 한양대 김영필 교수팀, 뇌 성상교세포 리프로그래밍 실시간 추적 기술 개발... 차세대 신경 ...
핵심 요약
- 뇌 성상교세포의 신경전구세포 전환 과정을 실시간으로 추적하는 기술을 개발했음.
- Y자형 3가 압타머를 활용하여 세포 손상 없이 장시간 관찰이 가능해졌음을 강조함.
- 뇌종양 진단 및 신경퇴행성 질환 치료제 개발에 응용될 가능성을 제시했음을 알림.
상세 내용¶
한양대학교 생명과학과 김영필 교수 연구팀이 의과대학 박장환 교수, 연세대학교 시스템생물학과 정효빈 교수 연구팀과 함께 뇌의 중요한 역할을 담당하는 성상교세포(astrocyte)가 신경전구세포로 전환되는 '세포 리프로그래밍' 과정을 실시간으로 시각화하고 추적할 수 있는 혁신적인 기술을 개발했습니다. 이 연구 성과는 지난 31일 발표되었습니다.
최근 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환의 치료법을 찾기 위한 뇌세포 리프로그래밍 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 하지만 기존의 항체 기반 면역형광염색법으로는 세포 내부 표적에만 국한되고 살아있는 세포의 이미지를 얻기 어렵다는 한계가 있었습니다. 또한, 유전자 리포터 시스템은 바이러스 주입과 같은 복잡한 과정이 필요하여 실제 뇌 조직에 적용하는 데 어려움이 있었습니다.
공동 연구팀은 이러한 기존 기술의 한계를 극복하기 위해 '세포-셀렉스(Cell-SELEX)' 기법을 활용하여 동물 뇌 조직에서 분리한 성상교세포 표면에만 특이적으로 결합하는 DNA 압타머(Ast17-30)를 발굴했습니다. 더 나아가, 이 압타머 3개를 Y자형 DNA 골격에 결합시킨 'Y자형 3가 압타머(Tri-△Ast17-30)'를 새롭게 개발하여 표적 물질과의 결합력을 획기적으로 향상시키는 데 성공했습니다.
이 개발된 압타머는 성상교세포와 신경세포를 명확하게 구분하는 것은 물론, 리프로그래밍 과정에서 성상교세포가 신경전구세포로 변모하는 전체 과정을 세포에 손상을 주지 않고 실시간으로 추적할 수 있게 만들었습니다. 또한, 연구팀은 이 압타머가 인간 성상교세포에서 유래한 뇌종양(교모세포종) 세포에도 강하게 결합한다는 사실을 확인했으며, 이는 향후 뇌종양 진단 및 치료제 개발 분야로의 응용 가능성을 시사합니다.
김영필 교수는 "이번에 개발한 3가 압타머 기반 기술은 살아있는 뇌 조직 내 세포 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 새로운 이미징 도구로서, 앞으로 신경퇴행성 질환의 발병 기전을 밝히고 혁신적인 세포 치료제를 개발하는 데 중요한 기초 자료를 제공할 것으로 기대된다"고 연구의 의미를 강조했습니다. 이 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 교육부 등 다수의 지원을 받아 수행되었으며, 국제 저명 학술지 'Materials Today Bio'에 게재되었습니다.
편집자 노트¶
이번 한양대 연구팀의 성과는 '세포 리프로그래밍' 분야에 있어 매우 중요한 진전을 이루었다고 평가할 수 있습니다. 단순히 세포를 다른 종류로 바꾸는 것을 넘어, 그 변화 과정을 '실시간'으로, 그것도 '손상 없이' 관찰할 수 있는 기술을 개발했다는 점이 핵심입니다. 마치 현미경으로만 보던 세포의 내부를, 수술실에서 벌어지는 과정을 생중계하듯 볼 수 있게 된 것이라고 비유할 수 있습니다.
특히 이번 연구에서 주목할 만한 부분은 '압타머'라는 기술을 활용했다는 점입니다. 압타머는 특정 분자에만 달라붙는 꼬리표와 같은 역할을 하는데, 연구팀은 이 압타머를 Y자 형태로 3개나 붙여서(3가 압타머) 훨씬 더 강력하고 안정적으로 원하는 세포에만 달라붙도록 만들었습니다. 이를 통해 살아있는 뇌 조직 안에서 성상교세포가 신경세포로 변해가는 복잡한 과정을 놓치지 않고 포착할 수 있게 된 것입니다. 이는 기존의 연구 방식으로는 어려웠던, 질병의 초기 단계나 진행 과정을 더 정확하게 이해하는 데 큰 도움을 줄 것입니다.
이 기술이 현실화된다면, 알츠하이머나 파킨슨병과 같은 난치성 뇌 질환을 앓는 환자들에게 새로운 희망을 줄 수 있습니다. 질병이 어떻게 시작되고 진행되는지 정확히 알게 되면, 이를 막거나 되돌리는 치료법 개발이 훨씬 수월해질 것입니다. 또한, 뇌종양 세포에도 적용 가능하다는 점에서 진단 및 치료제 개발에도 크게 기여할 것으로 기대됩니다. 앞으로 이러한 기술들이 우리 삶에 어떻게 적용될지 귀추가 주목됩니다.