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[요약]미국 국립보건원(NIH) 산하 국립환경보건과학연구소(NIEHS) 궈홍 추이 박사팀은 뇌 속 뉴런의 활동을 그룹별로 구분해 관찰할 수 있는 ‘SRFP’ 기술을 개발했다(2018.05)
미국 국립보건원(NIH) 연구진이 파킨슨병과 같은 뇌 신경질환을 연구하는 새로운 기술을 개발했다.
NIH 산하 국립환경보건과학연구소(NIEHS)의 궈홍 추이 박사팀은 뉴런 그룹의 활성을 측정하는 ‘SRFP'(Spectrally resolved fiber photometry) 기술로 뇌에서 두 종류의 뉴런 집합이 운동을 통제하기 위해 어떻게 함께 상호작용하는지 최초로 밝혀냈다고 2018년 5월 3일 국제학술지 ‘뉴런’ 온라인판을 통해 발표했다.
이번 연구는 파킨슨병 환자에게서 왜 떨림과 근육 강직, 느린 움직임, 균형 장애 등의 운동 이상이 생기는지 밝혀내기 위해 시작됐다.
연구진은 생물의 이동 능력이 ‘직접경로'(D1)과 ‘간접경로'(D2)라고 불리는 두 그룹의 뉴런에 의해 조절된다고 설명했다. 일부 연구자들은 파킨슨병에 대한 임상연구를 토대로 중뇌에서 신경 전달 물질인 도파민이 손실되면서 D1과 D2 사이의 신경 활동에 불균형이 발생한다고 가정했다. 하지만 지금까지 다른 유형의 뇌세포를 효과적으로 구분해 관찰하는 방법이 없었기 때문에 이 가설을 입증하기가 어려웠다.
추이 박사팀은 SRFP 기술을 사용해 D1, D2 뉴런을 녹색과 적색 형광 센서로 구분해 관찰할 수 있었다. 추이 박사는 “앞으로 SRFP를 사용해 여러 세포 집단의 활동을 다양한 색상과 센서를 사용해 측정할 수 있을 것”이라고 설명했다.
연구진은 SRFP를 사용한 실험에서 D1 뉴런의 신경 활동이 D2 뉴런보다 강하다는 사실을 발견했다. 이 경우 생물은 움직이기 시작해 다른 위치로 이동한다. 하지만 D2 뉴런의 활동이 D1 뉴런보다 강하면 움직임을 시작하지만 즉시 멈추게 된다.
추이 교수는 이 같은 두 가지 신호를 분석하면 동물의 신경 활동을 기반으로 어떤 종류의 움직임을 할지 예측할 수 있다고 설명했다. 기존의 전기생리학적 방법은 전기적 신호를 측정할 수는 있었지만 어떤 유형의 뉴런이 신호를 생성하는지는 알기 어려웠다. 반면 SRFP 기술은 뉴런을 그룹별로 구분해 활동을 측정할 수 있어 파킨슨병이 걸린 동물의 두뇌에서 일어나는 일들을 더 잘 설명할 수 있다고 연구진은 설명했다.
연구진은 현재 파킨슨병을 중심으로 연구하고 있지만, SRFP 기술을 알츠하이며, 뇌졸중, 다발성경화증, 중독 등 다른 뇌 질환 연구에도 활용할 수 있을 것이라고 전했다.