한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)은 김윤경 뇌과학연구소 박사팀이 장영태 포항공대 교수팀과 차세대 뉴런 표지 기술인 'NeuM'을 개발했다고 21일 밝혔다.
NeuM은 신경세포막을 표지해 뉴런구조를 시각화하고, 변화양상을 실시간 모니터링할 수 있는 차세대 뉴런 형광 표지 기술이다.
뉴런은 감각기관으로 받아들인 정보를 뇌로 전달, 생각·기억·행동을 조절하기 위해 구조와 기능을 지속해 변화시킨다. 퇴행성 신경질환을 극복하려면 살아있는 뉴런을 선택적으로 표지해 실시간 모니터링하는 기술 개발이 필요하다.
하지만 뉴런 관찰에 가장 많이 사용되는 유전자 기반 표지 기술인 '항체 기반 표지 기술'은 특정 유전자 발현이나 단백질에 의존해 정확성이 낮고 장기간 추적 관찰에 어려움이 있었다.
연구팀이 신경세포 분자 설계로 개발한 NeuM은 신경세포막에 우수한 결합력을 가져 뉴런 장기 추적관찰, 고해상도 이미징이 가능하다.
NeuM에 존재하는 형광 프로브(특정 분자 등을 시각화하는 형광물질 화합물)는 살아있는 세포 활성을 이용해 신경세포막에 결합한 뒤 형광 성분을 특정 파장의 빛으로 방출한다. 신경세포 막을 시각화하면 세포 말단구조를 세밀 관찰할 수 있으며, 신경세포 분화와 신경세포 간 상호작용도 고해상도 모니터링이 가능하다.
NeuM은 살아있는 신경세포의 세포내이입(분자를 세포내로 옮기는 과정)으로 세포막을 염색하는 최초 기술이다. 세포내이입이 없는 죽은 세포에는 반응하지 않는 선택성을 갖는다.
또 6시간에 불과했던 신경세포 관찰 시간을 최대 72시간까지 늘린다. 신경세포가 환경 변화로 장시간 어떤 변화 과정을 거치는지 포착할 수 있다.
NeuM은 아직 치료제가 없는 퇴행성 신경질환 연구와 치료법 개발에 실마리를 제공할 것으로 기대된다. 치료 후보물질 효능 평가에 효과적으로 활용될 수 있다.
김윤경 박사는 “NeuM은 노화·질병으로 퇴행하는 신경세포를 구분할 수 있어 퇴행성 뇌질환 발생기전을 규명하고 치료법을 개발하는데 중요한 도구가 될 것”이라며 “형광 파장 제어설계로 녹색, 빨강 등 색을 구분할 수 있도록 고도화할 계획”이라고 밝혔다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
