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| 미세아교세포만을 선택적으로 염색하는 형광물질 ‘CDr20(Compound Designation red 20)’을 개발하고, 살아있는 동물의 뇌에서 미세아교세포의 활동을 실시간 추적 관찰하는 데 성공한 IBS 복잡계 자기조립 연구단 등 국제공동연구는 화학분야 권위지인 독일응용화학회지(Angewandte Chemie International Edition, IF 12.102)에 4월 30일 게재됐다.(자료제공=IBS·Angewandte Chemie International Edition) |
기초과학연구원(IBS)은 복잡계 자기조립 연구단이 제현수 싱가포르 듀크엔유에스의대(DUKE-NUS) 교수, 싱가포르 국립바이오이미징컨소시엄(SIBC) 연구진과 함께 미세아교세포만을 선택적으로 염색하는 형광물질 ‘CDr20(Compound Designation red 20)’을 개발하고, 살아있는 동물의 뇌에서 미세아교세포의 활동을 실시간 추적 관찰하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.
미세아교세포가 뇌질환 발병 및 진행에 관여한다고 알려진 건 비교적 최근이고, 미세아교세포는 ‘시냅스 가지치기’를 통해 사용하지 않는 시냅스를 없애는데, 오작동으로 인해 정상적인 시냅스까지 과도하게 없애게 되면 신경퇴행성질환으로 이어진다.
또한 지금까지 살아있는 동물에게서 미세아교세포를 관찰하는 유일한 방법은 형질전환생쥐를 활용하는 것뿐이었다.
이는 유전자조작을 통해 미세아교세포에 형광단백질을 발현하는 방식이다. 하지만 오랜 노력과 비용이 필요한 것은 물론, 임상 연구에 적용할 수 없다는 한계가 있었다.
이번 국제공동연구진은 이러한 제한점을 해결하기 위해 형질전환 없이 간단하게 미세아교세포를 표지할 수 있는 형광물질을 찾아냈다.
연구과정을 보면 연구진은 뇌 조직 내 세포 상태와 유사한 뇌세포 배양체를 이용해 다른 세포들은 염색하지 않으면서 미세아교세포만을 선택적으로 염색하는 형광물질 후보를 선정했다.
그중 가장 세포 선택성이 높은 물질을 CDr20이라 명명했다. 이후 알츠하이머병 모델 생쥐의 꼬리 정맥을 통해 CDr20을 주사했다. 형광 현미경으로 관찰한 결과, CDr20이 미세아교세포만 정확하게 염색함을 확인했다.
이어 연구진은 CDr20이 미세아교세포만을 특이적으로 염색할 수 있는 원리를 파악하기 위한 실험을 설계했다.
또 약 2만 개의 생쥐 유전자를 하나씩 없앤 미세아교세포 2만 여 종의 라이브러리를 제작하고, 이들 중 CDr20에 의해 염색되지 않는 세포들을 모아 분석했다.
이 연구결과에 의하면 CDr20의 염색 성능은 ‘Ugt1a7c’라는 유전자의 유무에 따라 크게 차이가 남을 규명했다.
본래 형광이 매우 약한 CDr20은 Ugt1a7C 효소와 만나면 분자구조에 변화가 생기고, 형광성이 큰 형태로 변화해 강한 붉은색 형광 빛을 내는 것을 확인했다.
장영태 부연구단장은 “살아있는 개체의 뇌 속 미세아교세포를 형질전환동물을 사용하지 않고도 간단하게 표지할 수 있는 최초의 형광물질을 개발한 것”이라고 말했다.
이 연구는 화학분야 권위지인 독일응용화학회지(Angewandte Chemie International Edition, IF 12.102)에 4월 30일 게재됐다.
