한의사 김승남
[뉴욕에서 바라본 한의학]

美 뉴욕 코넬의과대학 세포발생생물학과에서 Postdoc으로 있습니다.
한의사로써 현재의 최신 생명과학 연구방법들과 일선의 연구들을 알아가는 데에 있어 배우고 느끼는 점들을 소개할 예정입니다.

한의사 김승남 프로필

#12. 쥐 뇌 신호 네트워크의 지도화

 

뇌의 Connectome 연구는 2008년부터 매우 핫하게 추진되어 온 분야이기도 하고
오바마 정부의 2014년-BRAIN Initiative의 핵심 연구목표이기도 합니다.
(다양한 분야의 많은 연구자들이 현재 이 연구에 뛰어들고 있습니다)
 
인간이 연구할 수 있는 범위는, 과학적 통제 조건과 같은 이유로,
한 번에 전체를 포괄해서 알 수는 없습니다.
(한의학의 인체를 알면 우주를 알고, 우주를 알면 인체를 알 수 있다 와는 다르지요)


Micro(작은), Meso(중간), Macro(큰)한 단위의 Connectome이 연구되고 있는데,
Micro하게는 초파리나 시험관 단위에서 일어나는 신경계의 connectivity 생성과 관계 분석에서부터, Macro하게는 사람의 fMRI이후의 DTI 분석처럼, 실제 뇌의 신호를 이용한 관계 분석까지 진행되고 있지요.
 
각각의 분야는 장단점이 있는데,
Micro한 분야는 뇌의 연결에 대한 자세한 기전을 연구할 수 있지만, 실제 뇌의 관계를 알아내는 데에는 연관성이 떨어진다는 단점이 있고,
Macro한 분야는 실제 뇌의 연구이기에 큰 장점이 있지만, 현재의 기술적인 부분이 과연 실제 뇌 활동을 대변할 정도로 따라갔는가라는 문제가 있습니다.


또 다른 연구자들은 기술적인 보완을 통해 Meso단위의 연구를 하고 있는데, 그 대상이 '쥐'입니다.
 
쥐는, 소동물이며, 따라서 뇌의 활동이 인간과 유사한 기전을 갖고 있다고 생각되고, 유전자조작을 통한 많은 실험 모델을 검증하는 데에 유용하며, (물론 언젠가는 문제가 되겠지만) 윤리적인 부분을 피해 실제 생물학적 기전을 연구할 수 있습니다.
따라서, 현재 Micro단위 연구와 Macro단위의 연구결과들을 연결하고, 실제 뇌의 신호를 검증하기 위해 쥐의 뇌 연구가 활발히 이뤄지고 있지요.
최근에는 훌륭한 첨단기술들이 투입되어 (뇌의 투명화 기술, 바이러스를 이용한 유전자조절, 광유전학 등), 쥐의 뇌 연구가 급격히 발전하는 시기가 도래했습니다.
 
Seattle에 위치한 Allen Institute of Brain Science는 매우 훌륭한 뇌 지도 제작기술과 뇌 분석기술을 갖고 있는데,
오랜 시간을 걸쳐 만들어가고 있는 유전자 뇌 지도는 생명과학/뇌 연구자들에게 매우 큰 도움을 주고 있지요.
최근 (4월 초) 이곳에서 네이처지에 발표한 Mouse Brain Connectome은, 쥐의 신경들의 연결망을 연구한 결과입니다 (한국인 이름으로 보이는 연구자가 1저자로 있네요).
 
Adenovirus (바이러스)를 이용해 CRE-단백과 연결될 형광물질 유전자를 투여하면, 특정 단백질과 반응하여 형광물질을 발현합니다.
이를 이용해 연구진은 수많은 뇌의 부위에 각각 바이러스를 주입하고서, 형광을 촬영, 각각의 뇌 부위가 연결되어 있는 다른 영역의 뇌 부위를 조사하여 connectivity분석을 이용한 뇌 지도를 만든 것이지요.


이 연구로 우리는 어떤 뇌의 부위가 다른 어떤 뇌의 부위와 직접 연결이 되는지 눈으로 확인할 수 있었고, 이것을 분석하여 연결에 대한 뇌의 신호지도를 완성했습니다.(직접 사람은 아니지만, 적어도 쥐의 단위에서)

우리는 이 연구가 앞으로의 뇌 connectivity 연구에 훌륭한 REFERENCE가 될 것으로 기대합니다.

 

Kim12-01.jpg
 


© 한의사 김승남의 뉴욕에서 바라본 한의학