1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
제 논문은 압상스 간질의 생성 기전에 관한 것이었습니다. 압상스 간질이라 하면 조금 생소하게 들리지만, 어린아이들에서 유병율이 높은 간질의 형태로 그 기전에 관해서는 아직 자세히 밝혀져 있지 않아 치료법도 확립되지 않은 상태입니다. 발작을 동반하지 않는 간질의 한 종류이며 걷거나 말을 하거나 행동을 하던 도중 갑자기 의식을 잠시 잃는 현상을 겪게 되는 질병으로, 한마디로 말하자면 의식에서 무의식 상태로의 이행 조절에 문제가 생긴 질병입니다. 이런 비정상적인 무의식 상태로의 전환과 함께 특징적인 뇌파인 SWD (spike and wave discharge)를 동반하는 것으로 알려져 있습니다. 의식과 무의식 조절은 신경과학 분야에서 다루는 중요한 연구 주제 중 하나로, 너무 어려운 질문인지라 많은 가설들이 제시되고 있을 뿐 아직은 그 조절 기작에 관한 설명이 확립되지 못한 상태입니다. 이번 연구는 그 중 비정상적으로 의식에서 무의식 상태로의 이행이 일어나는 과정을 연구함으로써 정상적인 조절 기작에 중요한 분자들과 그 조절 경로들에 대한 실마리를 제공해 보고자 하였습니다.
압상스 간질 증상중 특징적인 뇌파인 SWD (spike and wave discharge)가 나타날 때, 시상 TC신경세포의 저전압 의존성 다발성 발화가 동반되는 것으로 알려져 있으나, 이 다발성 발화가 SWD를 일으키는데 필요 조건인지에 관해서는 논쟁이 계속되어 왔습니다. 본 연구의 결과들로 그간 논란이 되어왔던 시상 전달핵 TC 신경 세포들의 다발성 발화의 증가가 압상스 간질을 일으키는데 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔고, 시상 TC 신경세포의 T-타입 칼슘 전류의 단순한 크기가 아니라 다발성 발화 모드로 전환이 쉽게 되도록 하는 kinetics의 변화가 주요 기작임을 제시하였습니다. 또한, PLCβ4와 PKC가 이러한 발화 패턴의 경향성을 조절하는 분자 스위치 역할을 한다는 것을 보여주었습니다. 즉, 이 경로가 약화 되었을 때 시상 전달핵의 TC 신경세포의 발화 패턴이 쉽게 다발성 발화 모드로 전환되면서 비정상적인 무의식 상태로 가는 압상스 간질이 일어남을 제시하였습니다. 또한, 이 경로에 의해 영향을 받는 칼슘채널 중 T-타입 채널만이 선택적으로 간질 발생과 관련이 된다는 것도 밝혔습니다 이 연구를 통하여 PLCβ4 유전자 결손 생쥐를 새로운 압상스 간질의 동물 모델로 제안할 수 있었고, 기존의 압상스 모델 생쥐에 비해 운동 기능이나 다른 부작용등이 더 적은 모델이 될 것으로 기대하고 있습니다. 또한 발화 패턴을 조절하는 PLCβ4와 PKC경로 연구를 통해 압상스 간질의 치료법 및 약물 개발의 새로운 표적 물질을 개발할 수 있을 것으로 기대됩니다.
-연구과정에서 생긴 에피소드
제가 연구에 사용한 PLC 4 knockout mouse는 기존에 압상스 간질 모델로 사용되던 생쥐들에 비해 눈에 보이는 증상들, 즉 심각한 운동 기능장애 등의 증상이 심하지 않아 압상스 간질을 가지고 있을 것이라 제자신도 생각을 못하였습니다. 시상 신경세포의 다발성 발화가 증가되어 있으니 약물에 대한 감수성등에 차이가 날 것이라고 예상하였습니다. 지금도 이 생쥐를 사용한 첫 레코딩에서 자발적 간질의 징후를 발견하고 같이 일하던 연구원과 설마 하면서도 간질 모델로서의 각종 phenotype 을 테스트하던 순간의 흥분을 잊지 못합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
제가 일하고 있는 KIST의 신경과학센터는 제1호 국가과학자이신 신희섭 박사님을 센터장으로 모시고 여러 개의 독립된 연구실들에서 다양한 신경과학 분야를 연구하고 있으며 연구원들의 전공 또한 매우 다양한 다학제적 분위기의 연구환경을 가지고 있습니다. 일주일에 한번씩 열리는 센터 미팅에서 연구 결과들을 토의하는 시간은 서로의 연구를 이해하고 의견을 나눌 수 있는 토론의 장이며 다양한 background의 연구자들부터 자신이 생각하지 못했던 관점이나 지적을 받을 수 있는 매우 귀중한 기회라고 할 수 있습니다. 이러한 열린 환경에서 연구를 할 수 있었다는 것은 참으로 큰 행운이었다고 생각합니다.
3. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
시상은 여러 감각 정보들을 받아들여 조절을 거친 후 대뇌피질로 전달하는 기능을 하며 의식과 무의식의 상태 조절에도 매우 중요한 역할을 합니다. 따라서, 시상 신경세포들의 전기생리학적인 특성은 감각 정보 처리 및 의식 조절 모두에 지대한 영향을 줍니다. 앞으로도 이 주제에 관하여 시상 신경세포들의 전기생리학적 특성을 조절할 수 있는 기전들 이에 관련되는 여러 채널들의 조절 기전에 관한 연구를 계속해 나갈 생각입니다.
4. 다른 하시고 싶은 이야기들....
저는 KIST 신경과학센터에서 일하기 전에는 근육 세포중의 칼슘 이온통로의 성질을 연구하는 전기생리학 분야의 연구를 하였고 신경과학에 관한 지식은 거의 전무한 상태였습니다. 그러한 저에게 한번 자신이 하고 싶은 연구주제를 찾아보라며 기회를 주신 신희섭 박사님께 무한한 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 연구뿐 아니라 여러 면으로 많은 도움을 주신 신경과학센터의 구성원 여러분들께도 감사드립니다. 그리고 제가 연구 때문에 자리를 비우고 제 역할에 소홀해도 늘 애정으로 격려해주고 제가 한걸음 한걸음 내딛을 수 있는 힘의 원천이 되어 준 가족들에게도 사랑한다는 말을 전합니다.