한국뇌연구원(KBRI·원장 서판길)은 뇌발달질환연구그룹 코소도 요이치 박사 연구팀이 국제 공동연구를 통해 인간 신경세포 분화 과정을 실시간으로 정밀하게 모니터링할 수 있는 이중 형광 발현 만능줄기세포(iPSCs)를 개발했다고 8일 밝혔다.
신경세포 분화를 다양한 단계별로 모니터링하는 것은 특정 신경세포로의 분화에 대한 스크리닝과 세포 치료제 개발 및 효율적인 줄기세포 생산을 위해 필요하다. 그러나 기존에는 신경세포 분화 별 실시간 모니터링이 불가능했다.
연구팀은 인간유도 만능줄기세포에 유전자 편집기술인 'CRISPR/Cas9 시스템'을 이용해 신경 전구세포 특이 유전자(NGN2)에 붉은색 형광단백질(TagRFP)을, 또 다른 신경세포 특이 유전자(TUJ1)에는 초록색 형광단백질(EGFP)을 각각 발현시켜 이중 형광 발현 만능줄기세포를 제작했다. 이를 이용해 뇌 오가노이드를 제작했을 때 NGN2는 안쪽, TUJ1은 바깥쪽에 발현되는 것을 확인, 대뇌피질의 신경세포 분화 과정을 시각화할 수 있음을 입증했다.
특히 이중 형광 발현 만능줄기세포를 활용해 신경 분화 초기에 대뇌 피질 형성과 신경세포 이동에 중요한 임무를 수행하는 유전자가 상호 작용함을 밝혀 조현병과 자폐증과 같은 신경질환의 조절 가능성을 제시했다.
코소도 요이치 박사는 “이번 연구의 이중 형광 리포터가 도입된 세포는 인간 신경세포의 분화 및 이동에 관여하는 후보 약물을 스크리닝하고 약물 반응성을 확인하는 데 사용할 수 있으며 나아가 특정 유전자의 기능 분석에도 유용하다”고 밝혔다.
한국뇌연구원 기관 고유사업, 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 통해 수행된 이번 연구성과는 최근 줄기세포 생물학 분야 저명 국제 학술지 '스템 셀 리포트'에 게재됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
