한빛사 인터뷰
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
2015년 MTOR 체세포 돌연변이가 난치성 뇌전증을 유발하는 국소 피질 이형성증(focal cortical dysplasia II, FCD II)의 원인임이 밝혀졌습니다. 이번 연구는 FCD II 환자의 국소적인 대뇌 피질 이형성이 어떻게 뇌전증 발작을 유발하는지를 뉴런 네트워크 수준에서 설명하고자 하였습니다. 이 논문의 가장 중요한 발견 중 하나는 MTOR 체세포 돌연변이를 지닌 뉴런은 흥분성이 감소되어 있는 반면 그 뉴런 주변의 MTOR 체세포 돌연변이가 없는 뉴런의 흥분성이 증가해 있다는 것입니다. 그리고 두번째는 MTOR 체세포 돌연변이를 지닌 뉴런에서 과생산된 아데노신 키나아제 (adenosine kinase)에 의한 국소적인 아데노신 감소가 주변세포의 흥분성 증가에 기여한다는 것입니다.
저는 이 연구에서 패치클램프 방법을 이용하여 변이 MTOR 혹은 정상 MTOR 를 포함한 벡터를 삽입한 마우스의 대뇌피질에서 뉴런들의 흥분성을 비교하였습니다. 또한 일부 뉴런들의 흥분성 증가를 설명하기 위해 1) 흥분성/ 억제성 시냅스후전류(IPSC/EPSC)를 비교하였고 2) 아데노신 경로를 조절하는 약물을 처리한 후 뉴런들의 흥분성 변화를 확인했습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
제가 소속되어 있는 한국과학기술원 생명과학과 신경생리학 연구실 (Laboratory for Neurophysiology)은 손종우 교수님의 지도하에 에너지 항상성을 조절하는 중추신경계의 주요경로에서 이온 채널과 시냅스 연결의 역할을 규명하는 연구를 합니다. 에너지 항상성 유지에는 뇌하수체의 식욕조절, 중추 및 자율신경계에 의한 에너지 대사 조절이 포함되며, 이 분야의 신경 및 생리학 관련 질문에 답하기 위해 전기생리실험, 행동실험, 대사적 실험 등 다양한 방법으로 접근하고 있습니다. https://sites.google.com/site/sohnlab2014/home
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
MTORL2427P 플라스미드가 삽입된 L2427P 뉴런은 플라스미드가 삽입되지 않은 L2427Pnearby 뉴런에 비해 세포체의 부피가 8배가량 큽니다. L2427P 뉴런의 세포막이 넓고 약했기 때문에 패치클램프 과정에서 giga seal을 만들고 유지하는 것이 쉽지 않았습니다. 하지만 고현용 박사님의 도움으로 전기천공술(electroporation)을 받은 마우스가 꾸준히 공급되어 끊기지 않고 반복적으로 실험을 하다 보니 미세피펫의 크기와 음압의 세기를 최적화하여 실패율을 줄이게 되었습니다. 처음에는 이 거대한 뉴런에서 패치클램프 기록을 할 수 있을까 걱정했지만, 반복적인 연습을 통해 실험에 익숙해지고 한두 개씩 모은 데이터를 figure로 만들 때에는 큰 기쁨과 보람을 느꼈습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
신경생리학은 신경계와 다른 장기들의 구조 및 상호작용을 연구하는 분야이며 패치클램프 같은 고전적이지만 뉴런의 활동성을 실시간으로 볼 수 있는 oldies but goodies 한 방법부터 신경세포 활성을 조절하는 기법(광유전학과 화학유전학)의 응용까지 실험 방법의 개발과 함께 좀 더 많은 문제들을 해결할 수 있게 되어 비약적인 발전을 하고 있습니다. 특정 뇌 영역 뉴런들의 흥분성을 조절하여 생리적 기능을 확인하고 이와 관련된 질병의 치료에도 도움을 줄 수 있는 보람 있는 연구라 생각합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이번 연구에서 다룬 MTOR 변이에 의한 뇌전증의 발병 기전뿐만 아니라 제가 관심을 갖고 연구하고 있는 주제는 교감신경의 흥분성을 조절하는 신경회로와 내부인자들을 규명하는 것입니다. 또한 교감신경을 구성하는 뉴런의 특성과 내장기관으로의 분포, 생리적 기능에도 관심이 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
실험, 연구에 돌파구가 되는 건설적인 조언을 주시는 손종우 지도교수님께 감사드립니다. 이 연구에 참여할 기회를 주신 이정호, 백세범 교수님께도 감사드립니다. 또한 다양한 가설을 제기하고 열정적으로 프로젝트를 이끌고 나가 큰 동기부여를 준 고현용 박사님과 실험결과를 좀 더 명료하게 이해할 수 있도록 재해석하고 통계적 분석에 도움을 주신 장재선 박사님께 감사드립니다. 긴 여정이었고 박사님들과 함께여서 큰 힘이 되었습니다. 앞으로 연구에 좋은 결과 있길 바랍니다.
#Neurophysiology
#MTOR
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