뉴런의 다양성이 만들어지는 메커니즘

사람에서 뉴런이 만들어지는 방법을 설명하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 줄기세포 (stem cells) 메커니즘이 초파리의 뇌를 분석한 새로운 연구로 밝혀졌다. 오리건대학교 (University of Oregon) 연구자들에 의한 이 연구 결과는 학술지 Nature 의 인터넷 판에 실렸다. 우리가 당면한 한 가지 의문은 "한 가지 종류의 줄기 세포가 서로 다른 종류의 모든 뉴런을 어떻게 만드는가”라고 도 (Chris Doe) 박사는 말한다. 그는 생물학 교수이며, 이번 논문 “전구체 세포에서 조합적이고 잠정적 패턴화가 신경 다양성를 확대시킨다 (Combinatorial temporal patterning in progenitors expands neural diversity)”의 공동 저자이다.

줄기세포가 새로운 세포를 생성할 수 있는 능력을 가지고 있다는 것은 이미 알려져 있으나, 이번 새로운 연구는 특정 그룹의 줄기 세포가 어떻게 전구체를 만들고, 그리고 그 전구체로부터 수많은 세포 아형(ubtypes)이 생겨날 수 있는지를 보여준다. 단순히 똑같은 뉴런의 사본 100개를 만들어 그 풀(pool)을 확대하는 대신, 이들 전구체가 특정한 방식으로, 즉 연속적인 방식으로 (a sequence) 완전히 서로 다른 엄청난 뉴런을 만든다고 한다. 단순히 수를 늘리는 것이 아니라 신경 다양성이 더욱 확대되는 것이다.

이번 연구는 도 교수 연구실이 2008년 보고한 선행 연구 결과를 기반으로 한다. 이들의 선행 연구에서 뉴런의 전구체를 생성하는 특정 세트의 줄기 세포가 확인되었다. 이른바, 중간 신경 전구체(intermediate neural progenitors, INPs)가 수십의 새로운 세포로 확대된다는 선행 연구 결과는 생겨난 세포의 수는 설명하지만, 새로운 세포들의 다양성을 설명하지는 못했다. 각각의 신경 줄기 세포 또는 전구체가 시간이 지남에 따라 다양한 유형의 뉴런 그리고 신경계(nervous system )에서 서로 다른 유형의 세포로 변화될 수 있다는 것은 알려져 있지만, 이렇게 완전한 규모의 잠정적 패턴화로 거대 신경 줄기 세포 계보들(neural stem cell lineages)이 설명된 적은 없다는 것이 선임 저자 베이락타(Omar Bayraktar)의 말이다.

이번 초파리를 대상으로 한 연구에서의 세포 유형들은 발달 중인 사람의 뇌에 비교 가능한 유사체(comparable analogs)를 가지고 있어서, 사람에서 뉴런이 형성되는 방법을 이해하는 데에 응용 가능할 것이라고 한다. 이번에 뉴욕 대학교(New York University)의 연구자들에 의해 신경 다양성에 관한 또 다른 연구 논문이 이 학술지에 실렸다. 이 두 논문으로 인해 초파리에서 발견되는 다양한 신경 세포의 생성에 관련된 프로세스에 대한 이해가 진전될 것으로 보인다.

베이락타 등은 이번 연구를 위해서 제2형 신경아세포(type II neuroblasts)라고 하는 초파리의 줄기 세포에 초점을 맞추었다. 전에 INPs를 만드는 것으로 알려졌던 신경아세포가 이번 연구에서는 세포를 더 복잡하게 패턴화시키는 것으로 확인되었다. 즉, INPs가 연속적으로 독특한 신경 세포 아형(neural subtypes)을 만드는 것으로 나타났다. 이번 연구결과는 줄기세포 메커니즘에서 제2의 축을 밝힘으로써 추가적 신경 다양성을 설명했다. 즉, 100개의 뉴런을 만드는 대신, 이전에 생각했던 바대로, 하나의 줄기 세포가 약 400~500개의 뉴런을 만들 가능성이 있는 것이다.

이번 논문의 결론은 초파리의 중심 복합체 (central complex) 내부에서 신경아세포와 INP 패턴화가 공동으로 신경다양성을 확대시킨다는 것이며, 그리고 사람의 대뇌 피질에 있는 전구체들도 유사한 메커니즘으로 뇌에서의 신경 다양성을 증가시킬 수 있는 가능성이 있다는 것이다. 이번 연구는 장기적으로 보아 결국은 특정 질환과 장애를 타깃으로 하는 줄기 세포 치료법 개발로 이어질 수 있다. 사람에서 서로 다른 유형의 뉴런이 만들어지는 방법을 알고, 뉴런 x, y 그리고 z가 만들어지는 경로가 특정될 수 있다면, 줄기 세포를 재프로그램화하여 (reprogram), 바로 그 뉴런들이 만들어지도록 방향전환을 할 수 있을 것이라는 것이다.

<기사출처> http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2013060376&service_code=03 >

<원본출처> http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-06/uoo-reh061913.php

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