대구경북과학기술원(DGIST)은 9일 뇌과학과 시냅스 다양성 및 특이성 조절 연구단 엄지원 교수 연구팀이 미국 스탠퍼드대학교 연구팀과 공동으로 빛을 이용해 신경세포 간 신호 전달을 차단하고 이를 다시 회복시킬 수 있는 신개념 광 제어 플랫폼 ‘LATeNT’를 개발했다고 밝혔다.
시냅스는 신경세포 간 정보를 주고받는 핵심 연결 부위로 기능에 이상이 생기면 불안장애, 우울증, 자폐스펙트럼장애 등 다양한 신경정신질환을 유발할 수 있다. 기존 광유전학 기술은 주로 신경세포의 전기적 활동을 제어하는 데 국한돼 특정 시냅스의 신호 전달을 장시간 억제하면서도 온전히 회복시키는 데에는 한계가 이었다.
이에 연구팀은 신경전달 물질 분비에 관여하는 단백질을 절단하는 파상풍 신경독소에 빛을 감지하는 ‘LOV (light-oxygen-voltage) 단백질’을 결합해 LATeNT를 정교하게 설계했다. LATeNT는 특정 파장의 청색광에 노출될 때만 신경전달의 필수 요소인 ‘VAMP2 단백질’을 절단해 시냅스 신호를 억제한다. 이후 빛 자극을 거두면 약 24시간 이내에 신경전달 기능이 원래 상태로 자연스럽게 회복된다.
연구팀은 쥐 모델에 기억과 감정을 조절하는 해마 내 특정 억제성 신경세포의 신호를 일시적으로 차단하고 해당 세포가 불안 행동을 제어하는 뇌 신경회로에 핵심적으로 관여하는 것을 밝혀냈으며, 기존 광유전학 도구보다 강력하고 지속적인 억제 효과도 확인했다.
김홍철기자 khc@idaegu.co.kr
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