목 차 

1. 주된 발표내용
1.1. 7월 8일 주요 내용
1.1.1. Plenary lecture I. From Development to Repair - How Growth Factors and Stem Cells Build the Nervous System
1.1.2. Symposium I. Astrocyte diversity drives specificity in the making, regulation and dysfunction of brain circuits
1.1.3. Poster session I
1.2. 7월 9일 주요 내용
1.2.1. Plenary lecture II. Neuron-glia signaling during neuronal remodeling
1.2.2. Poster session II
1.3. 7월 10일 주요 내용
1.3.1. Plenary lecture III. Neuronal activity modulates myelin plasticity and regeneration
1.3.2. Symposium III. Wrapping memories with myelin
1.4. 7월 11일 주요 내용
1.4.1. Plenary sessions IV. The operational principles of neuron-microglia circuits
1.4.2. Symposium IV. Glia-Glia interaction in brain physiopathology
2. 맺음말


1. 주된 발표내용

1.1. 7월 8일 주요 내용

1.1.1. Plenary lecture I. From Development to Repair - How Growth Factors and Stem Cells Build the Nervous System

첫 번째 Plenary lecture의 연좌는 캐나다 British Columbia 대학 Micheal Smith 연구소의 F. Miller였다. 위 연좌는 neural stem cell과 neuronal development에 관해 연구해 온 학자로, 강의의 내용은 포유류의 전두엽 발달에서 어떠한 growth factor들이 neuron과 glial cell들의 분화에 영향을 주는가에 대한 내용이었고, 다른 한 가지는 neuronal regeneration에서 Schwann cell과 mesenchymal cell이 어떠한 영향을 주는가에 대한 내용이었다. 본 강의에서 Embryonic Neural stem cell은 생후 첫 주에 adult neural stem cell로 transition 되고, adult neural stem cell은 reactivation 되는 상태에서 developmental-like 한 state를 보인다는 것을 보고하였다. 또한 말초신경계의 경우 4가지의 transcriptional 특징을 갖는 mesenchymal cell이 존재하고, nerve mesenchymal cell은 digit tip regeneration에서 bone formation에 기여한다는 결과를 발표하였다. 마지막으로 endogenous nerve mesenchymal cell을 treat 할 경우 dermal repair를 할 수 있다는 결과를 보고하였다.

1.1.2. Symposium I. Astrocyte diversity drives specificity in the making, regulation and dysfunc-tion of brain circuits

Symposium은 4개의 주제에 대해 동시간 다른 장소에서 진행되었다. 첫째 날에는 ‘Astro-cyte’, ‘Neuroinflammation and CNS re-myelination’, ‘Nervous system development’, ‘Glial cells of the gut’, ‘Multiomic analysis of glia-mediated regeneration’이라는 5개의 주제로 symposium이 진행되었고, 필자는 이 중 astrocyte와 관련된 symposium에 참석하였다. 4명의 연좌가 20분씩 관련 주제에 대한 연구결과를 발표하였고, 10분의 질의문답 시간이 이어졌다. 강의 내용을 정리하면 아래와 같다.

- Regulation of heterogeneous gene expression in astrocytes and synapse development by neuronal and astrocyte activity
본 연자는 mouse의 visual cortex에서 astrocyte synapse-regulating signal이 cortical layer에 따라 다르게 나타나는 결과를 발표하였고, thalamo-cortical projection에서 glutamate release가 잘 되지 않은 mutant mouse에서 synapse maturation이 delay 되는 결과를 확인하였다. 또한 이 Ip3r3 KO mouse에서 astrocyte Ca store와 release 기능이 망가지는 것을 확인하여, 이러한 결과들이 synapse regulation에서 neuron-astrocyte interaction이 얼마나 중요한가는 시사한다고 발표하였다.

- Astrocyte diversity: the adult dentate gyrus is populated by layer-specific astrocyte sub-types
본 연자는 mouse의 dentate gyrus (DG)에서 나타나는 astrocyte의 특성에 대해서 발표하였다. Astrocyte는 brain에서 가장 높은 population을 차지하고 있는 glial cell이고, development나 adaptation, aging에서 그 중요성이 강조되고 있다. 그리고 이러한 function과 관련된 연구들에서는 astrocyte의 morphological change에 대해서도 이야기하고 있으나, 아직까지 이에 대해 면밀히 분석한 결과는 없었다고 한다. 그래서 연자는 Nestin Cre mouse를 사용하고, P0에 GFP를 발현시켜 astrocyte가 brain develop 과정 중 Dentate gyrus에서 proliferation 하는 정도가 늘어나고, proliferation과 potency marker인 Sox2와 BrdU가 증가한다고 보고하였다. 그리고 이러한 astrogenesis는 adult에서도 계속된다는 것을 intra-vital hippocampal imaging을 통해 보여주었다. 마지막으로, adult mouse에서 single cell RNA seq을 통해, adult에서도 다양한 cluster의 astrocyte subtypes들이 관찰되었다고 보고하였다.

- A specialized sub-population of astrocytes with glutamate-secreting properties in hippocampus
Astrocyte와 neuron의 communication에 대한 논의는 오랜 기간 다양한 각도에서 설명되어 왔다. 특별히 astrocyte의 glio-transmitter에 대한 논쟁은 오랜 기간 이어져 왔는데, astrocyte가 glio-tranmitter를 통해 neuronal activity를 조절한다는 주장과, neuronal activity에 의해서 glio-transmitter가 조절된다는 주장이었다. 연자는 human single-cell RNAseq을 진행하고, 기존에 발표된 논문들의 방대한 데이터들을 비교분석하여 hippocampus astrocyte들의 glio-transmitter에 대한 정보들을 확인하였고, iGluSnFR glutamate sensor를 intra-vital level에서 imaging 하여 astrocyte의 subpopulation에서 glio-transmitter가 생산되고, release 되며, 이러한 molecular information과 functional information이 brain pathology 상황에서 나타나는 astrocyte와 neuron의 communication에 대해 더 잘 이해할 수 있게 될 것이라고 주장하였다.

- Tracking astrocyte dynamics along Alzheimer’s disease and aging: One cell at a time
본 연자는 Alzheimer’s disease는 다양한 약물이 개발되었음에도 큰 효과를 기대하기가 어려운데, 그 이유가 brain에서 나타나는 cellular environment에 대해 전반적인 분석이 되지 않았기 때문이라고 주장하였다. 이에, single nucleus RNA-seq과 machine learning algorithms을 이용하여 Alzheimer’s disease가 발병하였을 때 나타나는 brain 여러 세포들의 변화들을 mapping하고자 하였다. 이 결과, astrocyte에서 질병이 발생하고 난 이후에 나타나는 disease-associated astrocyte (DAA)라는 type의 population이 관찰되는 것을 확인하였고, 이를 바탕으로 human Alzheimer’s disease를 갖는 환자들의 brain에서 확인하였다. 환자 brain을 이용한 single nucleus RNA-seq을 통해서 mouse에서 관찰된 것과 유사한 아주 특이적인 astrocyte의 subtype을 확인할 수 있었고, 이것이 amyloid-beta와 tau proteinopathy와 관련이 있음을 확인하였다. 이 결과들을 바탕으로 aging과 Alzheimer’s disease 질병 사이에 나타나는 astrocyte의 특성을 확인할 수 있었고, 이 astrocyte들이 Alzheimer’s disease 환자들을 위한 therapeutic target이 될 것이라는 주장을 하였다.

1.1.3. Poster session I

포스터 세션에서는 25개의 주제를 중심으로 400 여개의 포스터가 전시되었다. 3시간 동안 진행된 포스터 세션에서 확인할 수 있는 포스터는 매우 제한적이었고, 그중 관심 있게 본 내용들을 정리해 보면 아래와 같다.

5-12. Hydrophilic saffron extract decreases microglial activation and neuro-protects in a glaucoma model
본 포스터에서는 endosomal vesicle을 코(intra nasal way)를 통해 처치하였을 때, 알츠하이머 질병 마우스 모델에서 astrocyte의 reactivity가 감소하고, inflammatory cytokine들이 감소하였으며, motor neuron의 숫자가 증가하였는데, 이러한 결과가 male에서만 보이는 특징에 대한 내용이었다.

5-23. 6’-Sialyllactose ameliorates inflammation-induced hearing loss in neomycin hearing loss mouse model
본 포스터에서는 Sailic acid가 내이의 macrophage calling에 관여를 하고, 이독성(ototoxic) 약물인 neomycin treatment를 통한 청력 손실 동물 모델에서, Sailic acid 치료 후, 청력이 회복되는 결과에 대한 내용이었다.

9-1. Ca2+-dependent modulation of astrocytic gap junctional coupling upon brief metabolic stress
본 포스터는 2DG와 NaN2의 치료효과에 대한 내용이었다. chemical ischemia 모델에서 2DG & NaN2를 처리할 경우, astrocyte의 disconnection을 유도하여 cellular damage를 감소시킨다는 내용이었다.

1.2. 7월 9일 주요 내용 

1.2.1. Plenary lecture II. Neuron-glia signaling during neuronal remodeling

Freemen 교수는 Oregon Health & Science University에 있는 Vollum Institute의 교수로, neuronal development에 대해서 연구해 왔다. 특별히 초기 발달 이후에 진행되는 neuronal re-modeling에 대해 연구해 왔는데, 이번 강의에서는 Drosophila를 사용하여 진행된 연구에 대한 내용이 주를 이루었다. 특별히 관심이 갔던 내용은 Astrocytic GABA transporter가 Drosophila의 sleep을 control 한다는 내용이었다. GABA는 원래 sleep control에 관여한다는 보고들이 있고, GA-BAergic tone은 sleep 과정에서 steady하게 지속되는 것이 필요하다. 연좌의 연구에서는 Drosophi-la에서 astrocytic GABA transporter가 sleep circuit에 어떠한 영향을 주는지 확인하였다. 연구 결과, GABA transporter의 mutation 군에서 sleep의 양이 증가하는 것을 확인하였고, sleep의 감소된 군에서 gat mutation을 하게 되면 감소된 sleep이 늘어나는 것을 확인하였다. 이러한 결과들을 통해, astrocytic GAT가 GABAergic tone을 감소시키고, Drosophila에서 잠의 양과 질에 영향을 준다는 결론을 제시하였다. 필자가 속한 연구단에서 astrocytic GABA tone과 관련된 연구를 활발히 진행하고 있기에, mouse와 같은 mammal에서 관찰되는 현상이 곤충에서도 확인된다는 점이 흥미로웠다.

1.2.2. Poster session II

이날 poster session에서는 필자의 발표가 있었다. 3시간 중 1시간 30분을 발표하는 것이 의무였지만, presentation 했던 project의 submission을 준비하고 있기에, 최대한 많은 코멘트들을 듣고 싶어, 3시간 내내 포스터 앞에 서서 발표를 진행했다. 필자의 연구주제는 astrocytic glial barrier formation과 collagen production에 관련된 내용이다. 다양한 자극에 의해 brain이 손상되는 경우, scar 주변으로 astrocyte들이 reactive 해 지고, proliferation을 통해 tight 한 barrier를 형성하게 된다. 필자는 이 과정에서 astrocyte가 collagen을 production 하는 것을 확인하였고, 이로 인해 달라진 extra cellular matrix가 reactive astrocyte를 permanent 한 barrier로 만들게 된다는 가설을 세웠다. 그리고 genetic modulation과 hydrogen peroxide scavenger를 이용하여, scar와 barrier의 형성을 없애고, 기능적으로 회복할 수 있는 결과를 얻어 발표하였다.

1.3. 7월 10일 주요 내용

1.3.1. Plenary lecture III. Neuronal activity modulates myelin plasticity and regeneration

셋째 날 Plenary lecture의 연좌는 영국 Cambridge University의 Ragnhildur Thora Karadottir로, oligodendrocytes와 oligodendrocyte progenitor cell 사이의 neurotransmitter signaling에 대해 오랜 기간 연구를 해온 학자이다. 본 강연에서는 adult animal에서 myelin plasticity와 disease related change에 대해 그동안 연구해 온 결과를 발표하였다. 첫 번째 내용에서는 Neurogulin과 BDNF가 oligodendrocyte에서 NMDA receptor dependent 하게 myelination을 유도한다는 결과를 발표하였고, 이후 내용에서는 oligodendrocyte progenitor cell의 glutamate signal을 통해서 neuronal activity가 re-myelination을 조절한다는 내용이었다.

Oligodendrocyte는 다양한 연구들에서 의해서 비슷한 physiological property와 morphology로 인해서 homogenous 하다는 보고가 많았다. 하지만 연자는 electrophysiology를 통해 초기 뇌에서 oligodendrocyte precursor cell들은 대부분 homogeneous 한 population을 구성하고 있지만, aging이 진행됨에 따라 electrophysiological 한 property들이 변화하게 되고, 이러한 변화는 Potassium channel, AMPA receptor, Sodium channel, NMDA receptor의 expression을 포함하여 매우 전반적이고, 다양하게 나타난다는 것을 확인하였다. 이를 통해, brain region과 circuit에 따라 development과정에서 나타나는 변화에 의해 oligodendrocyte precursor cell들의 property가 다양화될 수 있다고 주장하였다.

1.3.2. Symposium III. Wrapping memories with myelin

셋째 날의 symposium에서는, 학회를 통해 관심을 갖게 된 oligodendrocyte에 대해 조금 더 알고 싶어, “Wrapping memories with myelin”이라는 흥미로운 주제의 symposium에 참석하였다. 4개의 강연 은 아래와 같은 내용이었다

Chemogenetic activation of hippocampal CAMKiiα-expressing neurons accelerates remylination and improves cognition in lysolecthin-induced demyelination
최근 다수의 연구들을 통해, oligodendrocyte에 의한 CNS 내의 myelination이 neuronal activity에 의해 다양하게 조절된다는 결과들이 보고되었다. 본 연자는 Gq-DREAD (Designer receptor exclusively activated by designer drug) 시스템을 이용하여, neuronal excitability를 증가시켰을 때 나타나는 myelination의 변화를 확인하였다. Hippocampus에 AAV9-CAMKii-hM3Dq-mCherry virus를 양쪽으로 주입하고, Lysolecithin (LPC)를 이용하여 de-myeliantion을 유도하였다. 이후 CNO uptake를 통해 neuronal activity를 증가시켰을 때, oligodendrocyte precursor cell들의 proliferation이 증가되는 것을 확인하였고, Myelination marker로 볼 수 있는 myelin basic protein도 증가하는 것을 확인하였다. 이를 통해, Demyelination 이후, neuronal activity가 증가하게 되면 re-myelination을 유도할 수 있고, 행동검사를 통해 cognitive function을 증가시킬 수 있음을 보고하였다.

Myelin dysfunction drives amyloid deposition in mouse models of Alzheimer’s disease
본 강연에서 연좌는 brain을 전체적으로 imaging 할 수 있는 light sheet microscopy를 통해서 유전적으로 demyelination을 갖는 마우스가 추후 amyloid-beta deposition을 갖게 될 수 있다는 결과를 발표하였다. 또한 single RNA seq을 통해서, myelin에 손상이 있는 Alzheimer’s disease mouse의 경우 disease-associated microglia의 population이 증가하는 결과를 보여주며, 결론적으로 oligodendrocyte를 건강하게 유지하는 것이 Alzheimer’s disease의 발병률을 지연시키는 방법이 될 것이라고 하였다.

Myelination-associated microglia-C1q protein changes during early dementia development
본 강연에서 연좌는 humanized Alzheimer’s disease mouse model을 이용하여 Hippocampus CA1 지역에서 발생하는 초기의 myelination의 변화가 microglia-C1q expression의 증가와 동반되고, 이 microglia들이 PV neuron의 synapse를 engulf 한다는 결과를 확인하였다. 이를 통해서 Alzheimer’s disease의 precursor로 microglia의 activation에 의한 myelination을 활용할 수 있을 것이라는 결론을 제시하였다.

The role of myelin in the etiology of tau pathology in Alzheimer’s disease
본 강연에서 연자는 myelin의 정도와 Alzheimer’s disease와의 발병에 대한 연구결과를 발표하였다. Alzheimer’s disease의 원인 중 하나는 fibrillary tau는 brain의 영역마다 vulnerability가 조금씩 다르다는 보고가 있는데, 무엇이 이러한 brain의 지역적 vulnerability의 차이를 가져오는가에 대해서는 알려지지 않았다. 연자는 brain 내 존재하는 다양한 signaling track들 사이에서 myelination의 차이가 있고, 이로 인해 tau에 대한 vulnerability가 달라질 것이라는 가설과 함께 연구를 진행하였다. 임상에서 Alzheimer’s disease로 진단받은 환자들을 대상으로, MRI와 tau-PET 이미징을 진행하였고, 그 결과 myelin의 정도가 높은 track에서 더 강한 connectivity와 더 강한 tau-PET signal을 관찰되는 것을 확인하였다. 이를 통해, myelin의 정도가 높은 것이 fibrillary tau에 대해 더 낮은 susceptibility를 갖음을 보고하였다.

1.4. 7월 11일 주요 내용

1.4.1. Plenary sessions IV. The operational principles of neuron-microglia circuits

마지막날 plenary lecture의 연좌는 독일 Max Planck Institute의 Anne Schaefer였다. Anne Schaefer는 노화와 관련된 brain change에서 neuron의 intrinsic 그리고 extrinsic mechanism을 연구하는 학자이다. 본 강연에서는 neuronal activation에서 neuron과 microglia의 communication에 대한 연구결과를 발표하였다. Microglia는 뇌 내의 대식세포로서, damaged neuron을 제거하고 기능을 하지 않는 시냅스를 engulf 하는 역할을 담당한다. 최근 연구에서 microglia가 마우스에서 neuronal activity와 behavior를 조절하는 역할에 대해 밝혀졌다. 이러한 microglia의 neuron 억제 기능이 brain region specific 하다는 결과를 발표하였고, 이 과정은 neuron에서 분비되는 ATP를 감지하여 진행된다는 결과를 발표하였다. 특별히 microglia에 존재하고 있는 ATP receptor인 A1R이 이러한 과정에서 중요한 역할을 한다는 결과를 발표하였다.

1.4.2. Symposium IV. Glia-Glia interaction in brain physiopathology

마지막 Symposium에서는 Glia-glia interaction in brain physiopathology session에 참가하였다. 특별히 본 symposium에서는 함께 참석한 C. Justin Lee 단장의 발표가 있었다.

Scar-forming severe reactive astrocyte as fibroblasts
C. Justin Lee 단장은 barrier-formation severe reactive astrocyte as fibroblasts라는 주제로 ischemic stroke model에서 astrocyte가 scar region에 barrier를 형성하게 되는데, 일련의 과정에서 일어나는 일이 피부에서 fibroblast가 하는 역할을 비교하며, brain에는 존재하지 않는 fibroblast의 역할을 astrocyte가 담당한다는 내용을 최근 연구결과와 함께 발표하였다.

이 외에도 다른 3개의 발표내용을 정리하면 아래와 같다.

Astrocyte end-foot formation controls the termination of oligodendrocyte precursor cell perivascular migration during development
연자는 oligodendrocyte precursor cell이 development 과정에서 blood vessel과 어떠한 상호작용을 하는지에 대해 연구하였다. Intra-vital imaging을 통해, 초기 발달단계에서 oligoden-drocyte precursor cell들이 blood vessel과 contact을 하고 있다. 그러나 계속되는 발달과정에서 astrocyte의 end-feet이 기존에 oligodendrocyte precursor cell들이 있던 자리를 차지하게 되고 이때, oligodendrocyte precursor cell들을 blood vessel을 따라 migration 하는 결과를 얻었다. 그리고 최종적으로, migration을 하던 oligodendrocyte precursor cell들은 matured oligodendrocyte가 되어서 myelin을 역할을 하게 된다는 결과를 보고하였다. 연구내용 자체가 intra-vital imaging을 통해 oligodendrocyte precursor cell과 astrocyte의 움직임을 직관적으로 보여주어 흥미가 있기도 했지만, 연구의 summary로 동양화로 그려서 Neuron의 표지가 되었는데, 그 그림이 너무나도 아름답고 인상적이었다.

Microenvironment in the brain after peripheral tumor metastases
연자는 peripheral tumor cell과 astrocyte와의 interaction에 대해서 발표하였다. 연자는 사람의 폐암에서 유래된 HARA-B 세포주(human lung squamous cell carcinoma-derived cells)를 nude mouse의 심장에 주입하고, brain에서 나타나는 변화를 확인하였다. 또한 vitro level에서 HARA-B 세포와 mouse cortical astrocyte를 co-culture 하여 나타나는 변화를 확인하였다. 이 과정에서 macrophage migration inhibitory factor (MIF), interleukin-8 (IL-8) and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1)과 같은 cytokine들이 증가하였고, astrocyte는 morphology가 reactive 하게 변하는 것이 확인되었다. 그리고 이 과정에서 astrocyte가 interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor- α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β)를 생산해 내고, tumor cell의 IL-6 receptor가 upregulation 되는 결과를 확인하였다. 이를 통해, tumor growth 과정에서 astrocyte에서 나타나는 다양한 molecule들의 변화가, tumor development를 조절할 수 있는 target molecule이 될 것이라고 주정하였다.

Astrocytes regulate glial homeostatic and defensive capabilities of the brain active milieu
연자는 pathology 상황에서 glial cell들 사이에서 나타나는 다양한 변화들에 대한 연구결과를 발표하며, glial cell들 사이의 ‘active milieu’의 중요성에 대해서 이야기하였다. Astrocyte, oligodendrocyte 뿐만 아니라, microglia는 pathology상황에서 morphology가 dynamic 하게 변하는데, GFAP, Iba-1 같은 marker들의 변화로 이러한 결과들이 보고되었다. 연자는 이 때, 특정 마커들이 주는 제한적인 정보가 실제 brain에서 일어나는 glial cell들의 변화를 정확히 반영하지 못한다고 주장하였다. 특별히, astrocyte의 marker로 일반적으로 사용되는 GFAP과 관련된 다양한 사전연구들을 예로 들며, 한 가지 마커만으로 결과들을 만들고, 해석할 때 나타날 수 있는 한계점들을 설명하였고, pathology 상황에서 glial cell들을 분석할 때, 다양한 마커들의 사용을 통한 분석이 필요하다고 주장하였다.

2. 맺음말 

XVI European Meeting on Glial Cells in Health and Disease conference는 4일간의 매우 빡빡한 일정 속에서 진행되었다. 시차의 어려움으로 인해, 처음 계획했던 모든 연구들을 확인할 수는 없었지만, 최근 진행되고 있는 glial cell 관련된 연구들을 접할 수 있는 좋은 기회였다. 무엇보다 포스터 발표를 통해, 현재 진행하고 있는 프로젝트에 대한 코멘트는, 향후 실험방향에서 매우 중요한 요소들이 되었다. 기술의 발전이 생명과학의 발전에 얼마나 큰 영향을 가져다 주는지에 대해 크게 느끼는 계기가 되었다. Glial cell들에 대한 공부하기 시작한 지 얼마 되지 않은 필자에게 이번 XVI European Meeting on Glial Cells in Health and Disease conference는 많은 정보들을 습득하고, 관련분야의 훌륭한 석학들과 함께 호흡할 수 있었던 소중한 시간이었다. 2025년 프랑스에서 진행될 GLIA 2025에 대한 기대를 마음에 품고 귀국길에 올랐다.

XVII European Meeting on Glial Cells in Health and Disease conference는 프랑스의 Marseille에서 개최된다. 교세포와 관련된 연구를 진행 중이거나 관심이 있다는 독자가 계신다면 참여를 권장하며 참관기를 마친다.