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강은지

한림대학교 의과대학

이렇게 좋은 기회로 저희 연구실의 연구 성과물을 소개할 수 있게 되어 기쁘게 생각하고 있습니다. 저는 현재 한림의대 신경생리학 교실 안은희 교수님 지도 아래 석사과정을 진행 중에 있는 강은지 입니다. 현 원고는 환자를 직접 돌보는 임상 의사의 임상적 질문을 통해 다양한 기초의학적 연구기법을 접목하여 간성뇌병증에 대한 새로운 병리 기전을 검증하게 되면서 Microbiome Journal에 게재하게 되었습니다.

Microbiome
2024.10.07

김규식

서울대학교 의과대학

인간은 살아가기 위해 반드시 음식을 먹어야 합니다. Systems Neuroscience에서는 인간이, 나아가 생명체가 음식 먹는 행동을 뇌에서 어떻게 조절하는지를 알아가는 분야입니다. 비만이라는 질병은 인간이라는 ‘시스템’이 현재 사회에 오면서 과한 섭식 행동에 의해 시스템에 문제가 생겨 발생한다고 해석할 수도 있습니다.

Science
2024.07.09

박준석

서울대학교 의과대학

안녕하십니까, 금년도 2024년도 2월에 서울대학교 의과대학을 졸업한 박준석이라고 합니다. 학부생 때 주제를 제안해서 시작했던 연구가, 상상했던 것을 훨씬 뛰어넘어 규모가 커져 공동 제1저자로 Science지에 논문 “GLP-1 Increases Preingestive Satiation via Hypothalamic Circuits in Mice and Humans”을 내게 되었음에 너무나도 큰 영광이고

Science
2024.07.05

황은상

UT Southwestern Medical Center

뇌의 시상하부는 생체 내 대사조절에 기여하는 뇌의 한 부위입니다. 제가 연구하는 분야는 이 시상하부의 신경세포들이 어떻게 신체 다른 장기들과 커뮤니케이션하여 끊임없이 변화하는 환경적 요소들 속에서 그 변화를 인지하고 적응하기 위해 작용하는지를 이해하는 것이며 이것을 바탕으로 대사조절 약물의 뇌 내 메커니즘을 연구하는 일을 하고 있습니다.

Science
2024.07.02

하재선

서울대학교 의과대학

전세계 비만 인구가 10억명을 넘어선 것으로 조사되었고, 이는 전세계 80억 인구에서 8명중 한 명은 비만이라는 이야기입니다. 이토록 비만은 당뇨병 등 합병증을 일으킬 수 잇는 현대사회의 가장 큰 질환 중에 하나입니다. 한국뿐만 아니라 전세계적으로 특히 서양에서는 정말 심각한 문제로 대두되고 있는 요즘입니다.

Neuron
2024.05.07

최형진

서울대학교 자연과학대학 뇌인지과학과, 의과대학 의과학과/해부학교실

비만으로 인한 당뇨병 등 만성대사질환과 심뇌혈관질환은 현대 사회의 가장 흔한 사망원인입니다. 또한, 비만은 최근 몇 십년동안 급속도로 증가하고 있어 현대 가장 중요한 보건 문제입니다. 비만의 가장 중요한 발병 원인은 과도한 식욕에 의한 해로운 식습관입니다 식욕을 조절하는 뇌중추에 대한 여러 연구들 중에서 본 연구는 인간과 가장 유사한 원숭이에 대해 가측 시상하부 (lateral hypothalamus)의 신경을 화학유전체(chemogenetics) AAV 바이러스 방법으로 조절하여 식욕 조절을 입증한 논문입니다.

Neuron
2024.05.03

소철

University of Iowa

기저핵의 하부에 위치하고 있는 시상하부핵은 (Subthalamic nucleus) 지난 30여년간 주로 운동 억제 조절의 신경학전 기전으로 알려져 왔습니다. 저희 Wessel 교수님 연구팀은 2017년부터 시상하부핵이 운동관련처리에 영향을 미칠 뿐 아니라 비운동적인 인지과정의 억제에도 영향을 미친다는 가설을 검증하기 위하여 일련의 연구들을 진행해 왔습니다.

Brain
2024.03.08

박석재

DGIST

최근 COVID-19 팬데믹 등과 함께 야식을 포함한 식습관이 서구화 또는 불규칙해지고 외부활동이 줄어드는 등 에너지 소비 활동량이 감소함에 따라 전세계적으로 비만과 제2형 당뇨 등 대사질환의 환자 수가 급격히 증가했으며, 사회적으로 꾸준히 이슈화되고 있습니다. 이를 예방하고 치료하기위해 식욕을 감소시키거나 에너지소비량을 증가시키려는 연구와 신약 개발이 되고 있으나 아직 불충분한 효능과 안정성때문에 새로운 후보 물질들을 발굴하고 병리학적 이해를 위한 구체적 메커니즘 등의 연구가 매우 절실한 실정입니다.

EMBO Mol. Med.
2023.11.28

홍지소

Perelman School of Medicine

Rapid eye movement (REM) 수면은 빠른 안구운동, 전신 근육의 이완 등이 나타나는 수면의 한 단계로 각성 상태와 비슷한 수준의 대뇌 피질 (cortex) 활성도를 특징으로 합니다. 이러한 대뇌 피질의 활성화는 REM 수면 동안 이루어지는 기억의 저장, 학습 내용의 재강화에 관여하며, 정동장애나 외상후 스트레스장애 등 대뇌 피질의 기능이 저하된 정신장애는 많은 경우 REM 수면의 이상을 동반합니다.

Nat. Neurosci.
2023.09.29

유수연

서울대학교병원, Johns Hopkins University

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 Tanycytes는 잘 알려지지 않아 이름 조차 생소할 수 있지만 우리 뇌에 존재하는 신경아교세포 (neuroglia)의 일종입니다. 이 세포들은 뇌의 시상하부 (hypothalamus)에 소수로 존재하며 제3뇌실의 밑단 (mediobasal part)을 특이적으로 구성하고 뇌하수체 (pituitary gland)와의 연결 통로에서 중요한 역할이 예상되지만 그 주요 기능에 관한 연구는 아직 미미한 수준입니다. 우리 뇌의 뇌실(ventricle)을 일반적으로 감싸고 있는 뇌실막세포 (ependymal cell)와 결정적인 차이점은 뇌실로부터 시상하부의 유조직쪽으로 가늘고 길게 뻗은 돌기 (elongated basal process)입니다. 이러한 세포 구조는 발달 단계의 신경줄기세포(neural stem cell)인 방사신경아교세포 (radial glial cell)를 많이 닮아 있고 유전자 발현 특징 또한 유사하여 ‘성체에 잔존하는 신경줄기세포’로 여겨져 왔지만 이를 가시적으로 뚜렷이 증명하고 관련된 특징을 관찰한 이렇다 할 연구 결과가 없었습니다. 발달과정중에 신경줄기세포는 내재된 프로그램에 의해 신경세포(neurons)를 먼저 활발히 만들고 발달 후기에 신경아교세포(glial cells)를 만들어 공급함으로써 신경세포간의 연결을 기능적으로 완성시키며 발달과정을 끝내게 됩니다. 이번 연구는 이러한 ‘neurogenic-to-gliogenic’ 세포 운명 전환에 중요한 유전자인 NFI (Nuclear factor I)의 기능을 tanycytes에서 특이적으로 제거함으로써 이미 분화된 형태의 tanycytes를 발달 초기단계 신경줄기세포로 탈분화(dedifferentiation)시켜 신경세포생성(neurogenesis) 기능을 강력하게 부활시킨 마우스 모델을 개발한 내용입니다. 저는 이 생쥐 모델에서 형광 표지를 이용한 계통 추적 (lineage tracing), 단일 세포 전사체 프로파일링 (single-cell RNA sequencing), 전기생리학적 실험법 (electrophysiology)등을 이용하여 1) tanycytes가 시상하부의 성체 신경전구세포 (adult neural progenitor)임을 증명하고, 2) 신경세포로 분화하는 특정 tanycytes의 아류형(subtype)과 이들 세포에서 신경세포가 생성되는 분자적 기전을 규명하였으며 3) 온갖 다양한 종류의 시상하부 신경세포로의 분화가능성과 4) tanycytes 유래 신경세포의 전기생리학적 활성을 확인할 수 있었습니다. 성체

Sci. Adv.
2021.07.14

손조은

The Hospital for Sick Children, University of Toronto

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 우리 몸무게는 식사량에 의해 크게 결정이 되며, 식욕은 주로 뇌 안쪽에 위치하고 있는 작은 부위인 시상하부 (Hypothalamus) 세포들이 포만감을 조절하는 호르몬인 랩틴 (Leptin) 에 반응하여 조절됩니다. 이러한 조절 과정이 망가짐으로 인해 유발되는 과도한 식욕에 의해 식사량이 증가하게 되면 몸무게 증가에 따른 비만이 일어나게 됩니다. 시상하부 신경세포들은 주로 배아 (Embryo) 발달 단계에서 생성되지만, 태어난 이후 (Postnatal)에도 제한된 수준으로 계속 생성되며 식욕 및 에너지 대사에 긴밀하게 관여합니다. 하지만, 생후 신경세포 생성을 담당하는 신경 줄기세포 (Neural Stem Cells)의 존재 여부 및 그 과정을 담당하는 조절자에 대해서는 아직까지 잘 알려져 있지 않았습니다. 따라서 저는 이번 연구에서 생쥐 유전학, 형광 표지를 활용한 세포 계통 추적 (Lineage tracing), 단일세포 전사체 탐색법 (Single-cell sequencing) 및 생물정보학 분석 등을 활용하여 i) 시상하부 신경세포 생성에 기여하는 새로운 유형의 신경줄기세포 (Radial-glia like Neural Stem Cells; RG-like NSCs)를 발견하였고, ii) 비만유전자 Irx3와 Irx5가 이 줄기세포에서 발현됨을 확인 하였으며, iii) Irx3와 Irx5의 발현양에 의해 시상하부 랩틴 반응 및 식사량이 조절되며 iv) RG-like NSCs에서의 Irx3와 Irx5의 발현양이 생후 시상하부 신경세포 생성을 조절한다는 것을 규명하였습니다. IRX3와 IRX5는 저희 연구팀에서 2014년에 Nature 및 The New England Journal of Medicine지에 발표한 인간 비만유전자로, 인간 비만 유발에 가장 강력한 영향을 미치는 유전 인자 중 하나로 알려져 있는 FTO 돌연변이의 실제 Effector입니다. 하지만 IRX3와 IRX5가 어떻게 비만을 조절하는지, 특히 식욕 조절 기전에 대해서는 확실하게 밝혀진 바가 없었습니다. 따라서 이번 연구결과는 임상적인 측면에서도 큰 의미가 있다고 볼 수 있습니다. 모든 연구 논문들이 어려움이 있었지만, 이번 연구 논문은 실험 단계에서도 5년이 넘는 시간이 걸렸고, 리비전 단계에서도 논문을 2개로 나누라는 리뷰어의 의견에 의해 내용을 보충하고 재투고 끝에 어렵게 출판될 수 있었습니다. 당시에는 빨리 논문을 내고 싶은 마음에 다른 저널에 제출할까도 고민했지만,

Nat Metab.
2021.06.07

최지은

서울대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 현대인은 급격한 환경변화로 인한 스트레스에 만성적으로 노출됨에 따라 스트레스로 인한 신경퇴행성 질환을 겪는 경우가 많습니다. 스트레스 노출 시 당질코르티코이드, 에피네프린, 글루탐산 등의 스트레스 인자들이 분비되고 이로 인하여 생체 내 생리적/행동적 반응을 유도하여 스트레스에 적응하려고 하지만, 장기간의 스트레스 노출 시에는 중추신경계가 영향을 받아 세포독성, 인지기능 감퇴, 뇌의 위축 등의 증상이 유발됩니다. 특히 만성 스트레스에 노출 시에는 신경세포 내 당질코르티코이드 수용체 감소로 인한 시상하부-뇌하수체-부신 축으로의 음성 되먹이 기전에 이상이 유발되면서 당질코르티코이드 저항상태가 되고, 신경세포 내 생리학적 변화가 유발됩니다. 이러한 생리학적 변화를 고려하지 않고 정상 상태에서 스트레스 인자에 의한 변화를 연구하면 신경퇴행성 질환을 예방 및 치료하는 데 있어 어려움이 있을 수 있습니다. 따라서 최근 들어 만성 스트레스 상태에서 당질코르티코이드 수용체의 변화양상에 대한 연구가 증가하고 있습니다.?저는 이러한 당질코르티코이드의 특성과, 수용체의 다양성에 흥미를 느꼈고 급성/만성 스트레스에 따른 신경세포 내 변화 및 인지기능 형성에 대한 연구를 진행하였습니다. 연구과정에서 당초 예상과는 달리 마우스 해마 신경세포의 면역염색결과가 잘 나오지 않아서 꽤나 오랜 시간이 걸렸습니다. 뇌척수막을 잘 제거하는 것이 신경세포의 성장에 주요 요소인데 그 기술을 터득하는 데까지 쉽지 않았습니다. 또한 당질코르티코이드에 의해서 기존에 패러다임으로 자리잡은 PINK1-parkin pathway가 신경세포 내 mitophagy조절에 중요한 역할을 한다는 것을 뒤집는 NIX 의존적 mitophagy의 조절만이 일어난다는 점에 대해서 결과 해석을 하려고 많은 노력을 기울였습니다. 교수님과 실험실식구들과의 활발한 토론을 통해 차분하게 실험 디자인과 실험 기술을 터득함으로써 지금의 결과를 낼 수 있었습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 제가 석박사 통합과정 중에 있는 서울대학교 수의과대학 수의생리학 연구실에서는 한호재 교수님 지도하에 세포 내 수송 조절을 통한 세포 기능 조절에 대한 연구를 진행하고 있습니다. 주로 알츠하이머 질환

Nat. Commun.
2021.02.01

강성수

Emory University

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 굳이 통계자료와 숫자들의 보고서를 인용하지 않아도 고령화 사회의 진입으로 인한 퇴행성 뇌질환 특히 치매로 인한 사회적 경제적 부담이 점점 더 커지고 있다는 사실을 잘 아시리라 생각합니다. 이 문제가 얼마나 심각하고 현재의 연구들과 연구 지원들이 결코 충분하지 않다는 사실을 많은 분들께서 인지 하셔서 우리나라도 이 분야의 연구의 중요성에 대해 더 폭 넓은 사회적인 공감대가 형성이 되고 더 많은 연구 지원이 이뤄지기를 바랍니다. 이번에 출판한 논문은 이 전에 출판된 EMBO J. 2018, 37(12) 의 후속 연구 인데 이 전의 논문이 한빛사에 소개되지 못해서 이 논문도 같이 소개할 마음으로 인터뷰에 응하게 되었습니다. 아시다시피 대부분의 퇴행성 뇌 질환은 발병 기전에 있어서 많은 부분 특정 단백질의 변성과 응집에 기인하고 있습니다. EMBO J. 의 연구는 Parkinson's disease (PD) 의 대표적인 병리학적 표지인 Lewy body 의 원인 단백질인 alpha-synuclein 이 뇌 안의 거의 모든 부분에 발현이 됨에도 불구하고 왜 뇌흑질, Substantia nigra (SN), 의 dopaminergic cell 에만 특이적으로 독성을 보이는지에 대한 의문에서 출발하였습니다. 이 연구는 Dopamine 이나 MPTP 의 특이적인 독성의 원인인 dopamine transporter 가 아닌 dopamine metabolites 에 집중을 하여 진행되었습니다. Dopamine metabolites 중에 dopamine 분해효소인 MAO-B (monoamine oxidase-B) 에 의해 생성되는 DOPAL (3,4-dihydroxyphenylacetaldehyde) 이란 물질이 세포내 독성을 보이고 PD 환자의 SN 에서 MAO-B 의 활성이 증가 된다는 사실이 보고 되었습니다. 결론적으로 이 연구를 통해 SN 의 dopaminergic cell 에서 MAO-B 로 인해 생성된 DOPAL 이 alpha-synuclein 의 단백질 응집을 일으키고 SN 의 neurodegeneration 과 PD 발병의 원인이 될 수 있다는 사실을 보고 하였습니다. PD 와 AD (Alzheimer's disease) 는 병리학적 기전과 특징에 있어서 많은 부분 공통점을 가지고 있습니다. PD 는 alpha-synuclein 에 의해 Lewy body 가 형성이 되고 AD 는 tau 와 beta-amyloid 에 의해 neurofibrillary tangle 과 amyloid plaques 가 생성이 되지만, 이 응집 단백질들은 많은 부분에서 서로 중복되어 나타나기도 합니다. PD 의 SN 에서 MAO-B 와 DOPAL

J. Clin. Invest.
2019.12.11

장수찬

대구한의대학교 한의과대학

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 알코올 중독(알코올 남용과 알코올 의존을 포함)은 재발률이 높은 치명적 신경정신질환으로 미국 국립보건원(NIH)에 의하면 중독 질환 중 환자 수에서 1위이며, 연간 1850억 달러이상의 손실과 10만명 이상의 사망자를 내는 등 매우 심각한 질환으로 분류되고 있습니다. 한국은 술 소비량이 세계 8위이며 알코올 중독으로 인한 사회적 비용이 연간 10조원으로 추정되며. 보건복지부 정신질환실태 역학조사(2006)의 결과를 보면 정신질환별 평생 유병율 자료에서 알코올 사용 장애가 16%로 타 장애에 비하여 제일 높은 것으로 나타났으며 국내뿐만 아니라 세계적으로도 가장 높은 유병율을 나타내고 있습니다. 본 연구는 알코올 의존 동물모델에서 침 자극 시 금단증상의 억제와 알코올 섭취 감소효과를 확인하기 위한 연구입니다. 만성 알코올 중독 후 금단을 실시하게 되면 시상하부의 궁상핵 (Arcuate nucleus)에서 측좌핵 (Nucleus accumbens)으로 투사되는 베타 에돌핀(β-endorphin)의 양이 현저히 줄어들게 되며 이를 통해 다양한 금단증상 및 재발행동이 나타나게 되는 것으로 알려져 있습니다. 기존의 침술연구는 통증 연구에 제한되어 있었고 통증 연구에서도 베타-엔돌핀의 증가에 의한 통증감소 만을 주목하여 침술의 생체 불균형 조절 역할(항상성 유지)에 대한 연구가 부족한 상황이었으며 또한 알코올을 포함한 약물 중독 치료에 관한 침술연구에 있어 대부분 만성 약물 투여 후의 금단 동물모델을 사용하여 오피오이드 시스템을 통한 전침자극의 금단 증상 억제효과를 확인한 연구는 있었으나 약물중독 형성 과정에서 결정적 역할을 하는 중뇌변연계 보상 신경회로에서의 작용기전 연구는 부족 하였습니다. 본 연구에서는 침 자극을 실시할 경우 시상하부 궁상핵 (Arcuate nucleus)의 베타 엔돌핀(β-endorphin) 신경을 활성화 시키고 이를 통하여 중뇌 변연계의 뇌 보상회로(Reward circuit: Mesolimbic Dopamine system)활성을 조절하여 침의 약물중독 억제효과가 나타나는 것을 밝혀냈으며 또한 알코올 중독 동물모델에서 침자극 시 불안(Anxiety) 및 진전(Tremor)과 같은 전형적인 금단 증상의 억제와 알코올 자가투여(self-administration)를 감소시키는 것을 확인하였습니다. 결과적으로 침 자극은 말초의 감각신경 자극을 바탕으로

Sci. Adv.
2019.09.24

김설송

DGIST

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 최근 현대사회의 서구화된 식습관으로 고혈당, 고혈압, 고지혈증, 비만 등과 같은 여러 대사성질환이 증가하는 추세입니다. 이를 예방하거나 치료하기 위해서는 식욕을 감소시키거나 기초대사량을 증가시켜야 하는데, 현재까지 시판되고 있는 다양한 식욕억제제나 다이어트 식품들의 경우 그 효과가 검증되지 않았거나 여러 부작용을 가지고 있는 문제점들이 존재합니다. 따라서 아직 알려지지 않은 식욕 및 에너지 대사 조절의 기전을 이해하고 밝히는 것은 대사성질환의 새로운 치료 전략에 기여하는 일일 것입니다. 최근 시상하부 내 신경회로 뿐 아니라 띠뇌실막세포 (tanycyte) 또한 섭취 된 영양소들을 탐지하여 식욕을 조절 할 수 있는 가능성이 밝혀졌으나 지질 특이적인 지질 감지 및 분해 기능에 대해서는 밝혀진 바가 없었습니다. 이번 연구는 미토콘드리아 단백질인 TSPO가 세포 내 지질 및 에너지 대사를 조절할 수 있다는 선행연구들을 바탕으로 띠뇌실막세포 TSPO의 지질 대사 조절 메커니즘에 대한 연구를 수행하였습니다. 저희 연구팀은 고지방을 다량 섭취한 비만쥐의 띠뇌실막세포 내에서 지방 저장주머니 역할을 담당하는 지방소립(lipid droplet)이 과도하게 축적됨을 확인하였는데, 이 세포 내 TSPO를 억제하면 AMPK (AMP-activated protein kinase)가 활성화 되면서 지방소립을 분해하여 에너지는 얻는 지질포식작용(lipophagy)이 유도되어 지방소립이 에너지원으로 사용됨을 관찰하였습니다. 또한 고지방 식이 비만쥐에서 띠뇌실막세포의 TSPO의 발현을 억제 시, 식욕 감소 및 신체 에너지대사가 증가하면서 체중 감소효과를 보이는 흥미로운 결과를 확인하였습니다. 따라서 본 연구를 통해 현재까지 알려지지 않은 뇌 시상하부 띠뇌실막세포의 지질포식작용에 의한 식욕 및 에너지 대사 조절 가능성을 확인하였으며, 이를 통해 향후 고지방 식이에 의한 비만의 치료에 새로운 치료 전략을 제시할 수 있을 것으로 기대됩니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다 . 저는 현재 대구경북과학기술원 (DGIST) 뇌인지과학 전공 소속으로 신경대사연구실 (김은경 교수님 연구실, http://home.dgist.ac.kr/ekkim )에서 석박사통합과정에 재학 중입니다. 본 연구실은 대사 질환 (Metabolic dise

Autophagy
2019.09.19

김상수

Beth Israel Deaconess Medical Center and Harvard Medical School

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 본 연구는 비만과 같은 과잉 영양 상태에서 유발되는 비알코올성 지방간의 발생 과정에서 Rho-associated protein kinase (ROCK)/AMPK축 경로를 통해 ROCK-1이 핵심물질로 작용함을 여러 동물모델과 사람 조직에서 증명하였습니다. 이런 비만, 인슐린 저항성등과 연관된 비알콜성 지방간질환에 대해 활발한 연구가 오랜 전부터 이뤄지고 있으나, 세포내 조절인자와 실질적 치료에 대한 이해가 여전히 부족한 실정입니다. 즉, 아직도 이 분야에 많은 연구가 활발히 이뤄지고 있으며, 앞으로 연구해야 부분도 많다고 생각할 수 있겠습니다. 다른 분야도 마찬가지이겠지만, 비만, 당뇨병과 같은 대사성 질환은 체내에서 다양한 여러 장기간의 상호작용에 의해 조절되고 있기 때문에, 특정 세포에서의 실험을 통한 결과로만 결론 내리기에는 상당한 어려움이 따르기 때문에, 이 분야에서 conditional knockout 기술을 이용한 동물실험들이 더욱 활발히 진행되고 있는 게 사실입니다. 실제로 이번 발표한 연구는 간에서 특이적으로 ROCK1이 결핍된 동물 모델을 이용하였는데, ROCK1을 전신에서 제거한 모델을 포함하여 지방, 간, 시상하부 등의 조직 특이 결손 모델의 종류에 따라 다양한 phenotype이 나타나는 것을 관찰할 수 있어 이런 연구의 필요성을 실감하게 되었습니다. 세포실험이나 일반 동물 실험들에 비해, 연구가자 원하는 동물 실험군을 얻기 위한 비용과 시간이 상당히 걸리는 문제가 있으나, 이미 만들어진 많은 타깃 유전자에 대한 동물 모델을 최근에는 비교적 쉽게 구입할 수 있으며, 또한 CRISPR 등의 최근 기술의 발달로 기존보다 상대적으로 저렴하고 빠르게 동물모델을 만들 수도 있게 되었습니다. 개인적으로 연구와 관련하여 가장 기억에 남는 에피소드는, 본 연구와 관련된 같은 ROCK1을 중추 쪽에서 결핍시킨 다른 동물모델을 처음 만들어 관찰하게 되었는데, 처음 몸무게를 재는 날(생후 4주)에 KO군이 WT군에 비해 체중이 증가되었던 것을 확인하는 순간 너무 기뻐 어쩔 줄 몰라 했던 기억이 있습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 본 연구는 미국 보스턴의 『Beth Israel Deaconess Medical Center』의 『Endocrinology, Diabetes and Metabolism』분과의 『Kim Lab(김영범 교수님)』에서 진행하였습니다

J. Clin. Invest.
2018.10.24

임동욱

한국식품연구원

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 본 논문은 장미과의 산사나무 열매인 산사(山楂, Crataegus pinnatifida ) 추출물의 항우울 효능을 평가한 연구로 추출물에 다량 함유되어 있는 클로로겐산(chlorogenic acid) 성분이 항우울 효능을 나타내는 주요 활성성분이라고 할 수 있습니다. 클로로겐산은 일반적으로 커피, 녹차 등 다소비 식품에 다량 함유되어 있고 대표적인 항산화 효능을 나타내는 일반성분으로 다양한 생리활성이 보고되었지만 우울증과 같은 정신질환에 도움을 줄 수 있는 효능에 대한 연구결과는 아직 많은 부분이 밝혀지지 못했습니다. 본 연구결과는 우울증 완화 식의약소재 개발 사업으로부터 도출된 내용으로 지속적으로 스트레스 호르몬을 투여 받은 동물모델에서 불안, 인지기능 저하, 학습된 무기력, 포기 등 사람의 우울증 증상과 유사한 행동이 나타나게 되는데 산사 추출물과 클로로겐산을 섭취한 동물에서 이러한 행동들이 정상수준 범위로 완화되는 것을 확인할 수 있었습니다. 특히 시상하부-뇌하수체-부신 축(Hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA)axis)의 비정상적인 기능으로 인하여 해마(hippocampus) 성상교세포(astrocyte)의 과도한 활성에 따라 증가하는 모노아민 산화 효소(monoamine oxidase B, MAOB)를 유의적으로 억제시켰고, 현재 우울증 치료제 중 하나인 MAOB 억제제와 유사한 효능이 확인되어 새로운 개별인정형 소재 개발의 기대감을 가지고 연구개발에 매진하고 있습니다. <그림 1. 해마 성상교세포에서 산사 추출물 및 클로로겐산 투여에 따른 MAOB, ROS 억제 메카니즘> 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 한국식품연구원 (원장: 박동준)은 국내 유일의 식품분야 정부출연연구기관입니다. 저희 기능성소재연구단 (단장: 이창호)은 현재 우리나라 국민 상당수가 겪고 있는 스트레스, 우울증, 통증 및 수면장애와 같은 뇌신경장애 문제를 국가 차원에서 적극적으로 해결하고자 다양한 식품소재를 대상으로 정신건강 증진 기능성소재 개발 및 상용화를 위한 연구를 수행하고 있습니다. 특히 감태 및 쌀추출물의 수면 증진 효과를 세계최초로 규명하였고 국내최초로 개별인정 획득을 하였으며 현재 식품소재의 항우울증 및 항통증 효능 규명을 위한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 3. 연구활동 하시면서 평소

Mol. Nutr. Food Res.
2018.08.24

명지환

RIKEN Brain Science Institute, Okinawa Institute of Science and Technology, Taipei Medical University, Shuang Ho Hospital

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 지구 자전주기인 24시간에 맞추어 거의 모든 생명체가 활동을 하고 있습니다. 그런 이유로 많은 생명체들이 자체적인 생체시계를 가지고 있으며, 낮과 밤의 시작을 스스로 예측하고 있습니다. 사실 생체시계는 세포단위에서 존재하는 것이라 우리 몸의 어디에서나 발견할 수 있지만, 포유류에서는 오랜시간 동안 시상하부에 있는 시교차상핵(SCN)만이 가장 중요한 시계라고 여겨져 왔습니다. 시교차상핵은 우리가 아침이 되면 햇빛과 상관없이 알아서 깨도록 생활리듬의 시계 역할을 해줍니다. 이번 연구는 다른 뇌부위에도 강력한 생체시계들이 존재하며, 특히 맥락얼기(choroid plexus)의 시계는 시교차상핵에 영향을 주어, 자고 깨는 시계의 주기를 변화시킬 수 있다는 사실을 보여주고 있습니다. 맥락얼기가 저희의 관심을 끈 것은 단순히 커다란 리듬을 가졌기 때문입니다. 시교차상핵 보다도 큰 리듬이었는데, 그 이유가 확실치 않았습니다. 시교차상핵이 작동하지 않을 경우, 맥락얼기가 그 역할을 대신하는 것도 아니며, 맥락얼기의 기능이 24시간 주기로 활성화된다는 확실한 증거도 없었습니다. 그러는 사이에 다른 그룹에 의해 맥락얼기 시계가 발표되는 일이 생겼습니다. 저 또한 다른 프로젝트들에 참여하느라 맥락얼기 시계에 대한 해석은 나중으로 미루어야 했습니다. 마침 저희가 '마지막 시계유전자'라고 칭했던 Chrono를 현재 KAIST에 있는 김재경 교수와의 공동연구로 발표하게 되는데, 일견 맥락얼기와 비슷한 부분이 있습니다. 하나는 유전자 그리고 하나는 대뇌 조직이지만, 둘 다 눈에 띌 정도로 커다란 진폭의 진동을 합니다. 그럼에도 시계를 유지하는데 결정적인 요소들은 아니라는 점 또한 둘의 공통점입니다. 하지만 맥락얼기의 시계가 없으면 시교차상핵의 시계도 그 주기를 바꾸게 됩니다. 즉, 없어서 안되는 존재는 아니지만, 없으면 안되는 존재이기도 한 셈입니다. 이전까지는 시교차상핵의 시계가 다른 주변들의 시계를 일방적으로 조절한다고 생각해 왔는데, 사실은 주변의 시계도 시교차상핵의 시계에 영향을 준다는 것이 이번 연구에서 가장 재미있는 발견입니다. 생체시계 분야는 시간(chronos)과 생물학(biology)을 합쳐 시간생물학(chronobiology)이라는 멋진 이름으로 불리우기도 합니다. 첫 발견은 300년전쯤에 이루어졌으나 본

Nat. Commun.
2018.03.23

오태석

DGIST

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 전 세계적으로 많은 국가에서 급속도로 증가하는 비만과 그로 인한 합병증으로 인해 연구와 치료 및 관리에 큰 비용을 소모하고 있는 실정입니다. 식욕 조절은 칼로리 섭취와 에너지 소비의 균형을 맞추어 개체의 체중을 조절하는데 있어서 중요한 역할을 하는 기작 중 하나입니다. 실제로 세계적으로 가장 많이 사용되는 지방흡수 저해제와 더불어 식욕 억제제도 비만 치료제로 각광을 받고 있습니다. 선행 연구에서 시상하부의 AMP-activated protein kinase (AMPK)가 식욕 조절 및 에너지 소비를 조절한다는 것이 밝혀졌지만, 아직까지도 그 기작에 대한 이해는 부족한 편입니다. 본 연구에서는 쥐를 대상으로 식욕 조절에 중요한 역할을 한다고 알려진 시상하부의 AMPK가 autophagy를 통해서 neuropeptide Y (NPY) 및 pro-opiomelanocortin-alpha (POMC)와 같은 neuropeptide를 조절한다는 것을 실험적으로 검증했습니다. 쥐 시상하부의 AMPK의 발현을 줄여줄 경우, 단기적으로 식욕 감소와 더불어 체중이 감소함을 관찰했고 AMPK의 활성을 높여서 식욕을 촉진시키는 2-deoxy-D-glucose (2DG) 처리에 의한 섭식 유도도 줄어드는 것을 확인했습니다. Autophagy가 어떤 기작으로 neuropeptide의 전사를 조절하는지 혹은 알려지지 않은 다른 기작으로 식욕 및 체중 조절에 관여하는지에 초점을 맞춘 후속 연구도 식욕 조절 기작을 이해하는데 중요한 연구 방향이 될 것으로 보입니다. 연구 과정에서 생긴 에피소드를 소개하자면 논문의 교신저자인 김은경 교수님이 분석적으로 데이터를 봐주시고 꼼꼼하셔서 연구를 진행하는 학생들이 교수님의 기준에 부합하기 위해 논리적으로 데이터를 해석해가고 추가 실험을 하면서 인고의 시간을 보냈다고 생각했는데, reviewer 두 명의 논문에 대한 긍정적인 평과 minor revision을 받고 보니 그 간의 노력이 값진 것이었다는 것을 깨닫게 되었습니다. 학생끼리 말로 교수님이 reviewer 두 명 보다 훨씬 깐깐하셨던 것 같다면서 웃으며 넘겼던 기억이 있습니다. 교수님의 섬세함 덕에 revision에서 추가적인 실험 요구가 최소한으로 왔고, 그 결과 2주 만에 revised manuscript를 제출할 수 있었습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 제가 현재 박사과정 학위를 진행하고 있는 곳은 대구

Autophagy
2016.09.07

명지환

RIKEN Brain Science Institute, Hiroshima University

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 포유류의 두뇌에는 하루 주기의 시간을 알려주는 생체시계가 달려있습니다. 이 시계가 일년내내 햇빛이 들지 않는 동굴 속에 사는 동물이라도 낮시간이 되면 스스로 일어나고 밤이되면 잠들게 해줍니다. 소위 SCN(시교차상핵 혹은 시각교차위핵)이라고 부르는 이 생체시계 조직은 만여개에서 수만여개의 시계 뉴런들로 구성되어 있는데, 이들 각각이 대략 하루 주기로 소위 시계 유전자들을 발현하고 있습니다. 물리학적 관점에서 독립적인 시계들이 모여 공통의 리듬을 꾸려나가는 현상은 무척 흥미로울 뿐만 아니라 여러가지 응용 가능성을 시사합니다. 이미 350여년전에 물리학자 호이겐스(Huygens)는 벽에 걸린 두개의 진자 시계가 벽의 약한 진동을 타고 같은 주기로 동기화 할 수 있다는 사실을 발견하였고, 레이저 광학 등에서 이 현상을 활용하고 있습니다. 생물학에서도 동기화 현상을 통해 SCN이 수많은 시계 뉴런들을 하나의 리듬으로 통합할 수 있다고 생각해왔습니다. 그러나 지구상에 수많은 인종이 존재하듯, 두뇌에 존재하는 뉴런들도 여러가지 서로 다른 종류로 이루어져 있습니다. 이렇듯 현실의 뉴런들은 비균질적인 형태의 신경망을 구성하기에 동기화 역시 단순치 않은 형태를 보입니다. 예를들어 극단적인 동기화의 한 예라고 할 수 있는 간질 마저도 실제 두뇌에서는 완전한 동기화가 아니라 부분적 동기화(partial synchronization)로 나타납니다. 지름 1mm도 되지않는 아주 작은 조직인 SCN 안에도 비균질성이 존재하고 있고, 이미 위상 동기화(phase synchronization)나 클러스터 동기화(cluster synchronization)가 이루어지고 있다는 사실이 밝혀진 바 있습니다. 이번 연구는 이러한 부분적 동기화 현상이 두뇌내에서 어떻게 이용되고 있으며, 또 어떤 메커니즘을 통해 이용되고 있는지를 탐구하고 있습니다. SCN이 하루주기 보다 훨씬 긴 사계절 주기의 리듬을 두뇌가 알 수 있도록 하기 위해서는 완전동기화를 반대하는 세력(?)이 SCN내에 존재해야 합니다. 이것을 깨닫기에는 우연스런 하나의 과정이 있었습니다. 4년여 전, SCN을 간략히 모델링하기 위해 쿠라모토(Kuramoto) 모델이라는, 복잡계 물리학에서 가져온 모델을 만들었었는데, 제가 실수로 위상차 계산식의 부호를 반대로 쓴 것이 시작입니다. 이렇게 되면 뉴런들이 동기화가 아

Proc. Natl. Acad. Sci. USA
2015.08.19

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