선린대학 물리치료과

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중추신경 세포 재생에 대한 단서 확인

게시일 2013-11-14 13:16

손상된 신경세포 가지의 재생 (regrowth)을 촉발시킬 수 있는 일련의 반응을 워싱턴의대 연구자들이 확인했는데, 이는 감각 소실이나 마비의 원인이 될 수 있는 신경 손상의 치료 개선에 도움이 될 수 있다.

연구팀은 또한 뇌와 척추의 신경세포들에서 이 연쇄 반응(chain reaction)에서의 어떤 연결이 결여되어 있다는 것을 확인했다. 그 연결, HDAC5로 불리는 단백질은 이들 세포가 그 자신의 소실된 가지들을 재생할 수 없게 하는 이유를 설명하는데 도움이 될 수 있다. 이번 새로운 연구는 중추신경계에서 HDAC5의 활성화로 이 영역에서의 신경세포 가지들의 재생이 일어나게 할 수 있을 것이라는 것을 시사하는데, 이 영역은 상해가 대개 영구적 마비로 이어지는 곳이다.

즉, 엑손(axons)이라 불리는 이들 신경 세포 가지의 재생에 기여하는 몇몇 유전자들이 알려져 있지만, 무엇이 이들 유전자를 활성화시키는지를 모르고, 그래서 수선과정(repair process)을 모른다는 것이 선임 저자 카발리(Valeria Cavalli) 교수의 말이다. 이번 연구로 액손 재생을 증진시킬 수 있는 치료법 개발이 가능하게 되는 그날에 한 단계 더 가까이 다가가게 되었다고 한다. 이번 연구 결과는 학술지 Cell 에 11월 7일 실렸다.

엑손은 신경세포의 가지(branches)들로 메시지를 내보낸다. 이들은 일반적으로 수상돌기(dendrites)보다 훨씬 길고 상해에 훨씬 더 취약하며, 수상돌기는 메시지를 받는 가지들이다. 말초신경계-뇌와 척추 외부의 신경세포들의 네트워크-에서, 세포들은 종종 손상된 엑손을 자연적으로 재생시킨다. 그러나, 뇌와 척추로 구성되는 중추신경계에서, 손상된 신경세포들은 소실된 엑손을 대체시키지 않는 것이 일반적이다.

실험실에서 말초 신경계 세포들을 생장시키는 일을 하는 박사후 연구원 초(Yongcheol Cho) 박사는 그 세포들의 엑손을 절단했다. 그리고, 그러한 절단으로 엑손을 따라 칼슘이 세포의 몸체로 역으로 쇄도(surge)하게 된다는 것을 알게 되었다. 이 칼슘 소용돌이는 일련의 엑손 수선 메커니즘에 있어 제1단계이다.

말초신경계의 이 연쇄 반응에 있어 가장 중요한 단계들 중 하나는 DNA가 있는 중심 부분인 세포 핵으로부터의 단백질HDAC5의 유리(release)이다. 그리고, 핵을 떠난 HDAC5가 재생 과정에 관여하는 다수의 유전자들을 활성화시킨다는 것을 연구팀은 알게 되었다. 또한 HDAC5는 손상부위로 이동하여 미소관이 만들어지도록 하는데, 미소관은 세포의 구조물들을 지지하는 단단한 관들로, 복구되는 엑손의 구조가 자리하게 한다.

이 팀이 HDAC5를 유전적으로 변형하여, 이 유전자의 단백질을 말초신경 세포의 핵 안에 가두어 두었더니, 배양된 세포들에서 억손들이 재생되지 않았다. 또한 이 팀은, HDAC5가 세포 핵에서 더 용이하게 유리될 수 있게 하는 약물을 처리함으로써, 이 단백질들이 엑손의 재생을 조장할 수 있다는 것을 세포 배양과 동물에서 확인했다.

이 팀은 중추신경계 세포들에서 그와 동일한 연쇄 반응을 시험하여, HDAC5가 세포의 핵을 절대 떠나지 않으며, 손상 부위로 이동도 하지 않는다는 것을 확인했다. 필수 주자인 이 단백질이 핵 밖을 나오지 못하는 것이 중추신경계 세포들이 엑손을 재생하지 못하는 가장 중요한 이유 중 하나일 것이라는 것이 이 연구팀의 생각이다. 이번 연구 결과는 중추신경 세포들에서 이 시스템을 조작할 수 있는 방법을 찾을 수 있다면, 중추신경에서의 손상된 엑손의 재생을 도울 수 있을 수 있을 것이라는 기대를 갖게 한다. 그리고 이 연구팀은 이제 그 일을 하고 있다고 한다.

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