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전희철
전희철(Heechul Jun) 저자 이메일 보기
University of California Irvine School of Medicine
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170 KB
  CV updated 2020-07-22 12:34
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Disrupted Place Cell Remapping and Impaired Grid Cells in a Knockin Model of Alzheimer's Disease

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

현재 85세 이상의 인구중 50% 이상이 Alzheimer’s Disease(AD)를 앓고 있습니다. 의료기술의 발달과 함께 고령층이 증가하면서 동시에 치매환자수도 늘어나고 있어 이 병에 대한 조치가 필요한 상황입니다. 지난 10여년 동안에는 Transgenic mouse model을 중심으로 치매에 관련된 기초적인 연구가 많이 진행되었습니다. 그러나 이 연구모델은 변이된 APP나 Tau gene들이 세포의 내부에서 자연스럽게 발생하는 site 이외에도 여러 site에 불특정하게 삽입되며, 치매와 관련되지 않은 부작용을 일으키는 매우 큰 단점이 있습니다. 이러한 단점을 보완하기 위해 저와 지도 교수님은 Takashi Saito와 Takaomi Saido 교수님이 최근에 설계한 APP knock-in mouse model을 (Saito et al., 2014 Nature Neuroscience) 사용하였습니다. 이 모델은 뇌 속의 단백질 찌꺼기라 불리는 Amyloid beta plaque deposition이 치매환자와 비슷하게 발현되며 전 모델들과 달리 부작용이 없는 것이 큰 장점입니다.

저희 랩은 연구를 통해 공간기억(Spatial Memory)에 관련된 중요한 Place cell (from hippocampus CA1)과 Grid cell (from medial entorhinal cortex layer II)이 APP-KI mouse model에서 어떤 과정을 통해 분쇄되며 치매환자들이 앓고있는 기억 상실증에 어떻게 관여하는지에 대한 중요한 단서와 실마리를 최초로 발견하게 되었습니다. Place cell과 grid cell은 다른 환경 속에서도 각자 주어진 유일한 활동패턴이 있습니다. 예를들어 place cell #1이 검은 방 안에서 오른쪽 밑 구석에서 활동될때 다른 흰 방에서는 가운데에서 활동하게 됩니다. 이 분야에서는 이러한 현상을 Remapping이라고 정의하며, 이는 Hippocampus를 가진 모든 생물체가 다양한 공간을 구분하고 기억하는데 중요한 기능을 합니다.

저는 실험을 통하여 APP-KI mouse model 안에 있는 grid cell들이 나이와 상관없이 Amyloid beta plaque가 생길 때부터 손상된다는 것을 발견했습니다. 또한 어렸을 때는 place cell들이 기능적이였지만 나이가 들고 Amyloid beta plaque 레벨이 높아질 때는 손상되며 remapping이 분쇄 되었을 때 기억을 상실한다는 것을 발견했습니다. 마지막으로 Hippocampus와 Entorhinal cortex에서 발견되는 place cell들과 grid cell들은 서로 연결되어 있어 정보를 공유 할때 gamma oscillation이라는 뇌 전율이 생기는데, 저는 이 활동이 APP-KI mouse model에서 급격히 감소된 것을 발견하였습니다. 따라서 Place cell들과 grid cell들의 기능 손상이 치매와 관련된 유력한 functional biomarker가 될수 있으며, 이 회로가 gamma oscillation에 맞춰서 재활성화되면 치매환자들이 앓고 있는 기억상실증과 관련된 정신질환 치료에 도움이 될 가능성이 있다고 생각합니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

저는 현재 University of California Irvine (UCI)의 MD/PhD 학생으로 재학중입니다. 미국 정부(NIH)의 Medical Scientist Training Program (MSTP) 소속으로 지원을 받고 있습니다. Kei Igarashi는 저의 지도교수님으로 Hippocampus와 Entorhinal cortex를 중심으로 기억에 관련된 연구를 진행하고 있습니다. 교수님은 2014년 노벨수상자 Edvard Moser와 Maybritt Moser의 제자이시며, 아직 많이 밝혀지지 않은 Lateral entorhinal cortex에 대해 집중적으로 연구를 하고 계십니다. 

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

In vivo electrophysiology를 사용하여 연구하는 랩은 세계에서 많지 않으며 상당한 노력과 인내심을 요구하는 분야입니다. 지난 10여년 동안 computational 관련된 부분이 많이 발전하고 electronic과 optic 관련된 기술들이 발달하는 지금 시대에 systems neuroscience 연구는 무한한 발전 가능성이 있다고 믿습니다. Igarashi 교수님을 만나 이쪽 분야에서 유명한 전문가들을 접하고 이 길을 걷게 되어서 늘 감사한 마음입니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

의학을 배우고 환자들에게 직접적인 도움을 준다는건 매우 뜻 깊고 보람스러운 일이지만, 저는 개인적으로 Basic science와 관련된 연구를 통해서 발견하는 지식들이 인류의 발전을 이루는데 더 큰 기여를 할 수 있다고 생각합니다. MD/PhD 과정을 택하는 학생들에게 저는 PhD만 수료하는 학생들보다 더 열심히 그리고 더 악착같이 붙어서 연구할 것을 권장합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

우선 남은 박사과정 2년동안 더욱 양질의 논문을 내기위해 열심히 연구에 몰두할 계획입니다. 박사과정이 끝나면 의대 3,4학년을 마치고 되도록이면 NIH의 지원을 받는 R25에 선정된 정신과 레지던시를 들어가고 싶습니다. 그 중에서도 연구기회를 많이 제공해줄수 있는 Research track pathway를 밟아 환자들을 보면서 동시에 포닥수준의 연구를 하고싶습니다. 가능하면 Electrophysiology나 Computational neuroscience를 전문으로 하는 교수님과 함께 일하면서 배우고 나중에 저만의 랩을 꾸리는 것이 가장 궁극적인 목표입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

미국에서 외국인 신분으로 MD/PhD 과정을 밟는다는건 많은 시간과 노력을 요하는 일인데, 저의 뜻을 믿고 지지해주신 부모님과 가족에게 감사를 드리고 싶습니다. 또한 저를 지도해주신 Mayo Clinic의 장미현 교수님과 저의 석사 지도 교수님이셨던 University of Pennsylvania의 Hongjun Song 교수님께도 감사를 드립니다.
마지막으로 제 곁에서 항상 힘이되준 아내에게도 감사하다는 말을 전하고 싶습니다.

Category: Neuroscience, Physiology, Pathology
등록일 2020-07-27
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