6개 팀이 신경재생에 영향을 주는 생물학적인 인자 규명에 노력

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6개 팀이 신경재생에 영향을 주는 생물학적인 인자 규명에 노력

- 국립보건원은 실명을 되돌리기 위한 과감한 노력의 일부로 3년에 걸쳐서 1,240만 달러를 지원할 예정

* 출처 : 보도자료(2016년 9월 1일)

(https://www.nih.gov/news-events/news-releases/six-teams-seek-identify- biological-factors-influence-neural-regeneration)

【그림설명】 망막에서의 신경 활동

ㅇ 망막에서의 신경활동을 미술가들의 묘사

ㅇ 눈에 들어 온 빛은 간상 및 원추 광수용체를 활성화하고 이는 망막 신경절 세포를 활성화

ㅇ 신호는 망막 신경절 세포 축색돌기를 통해 두뇌로 전달

* 제공 : 국립 눈 연구소

□ 국립보건원은 망막에서의 신경 재생에 영향을 주는 생물학적 인자들을 확인하기 위하여 6개 프로젝트를 지원할 예정

ㅇ 이 프로젝트들은 눈 및 시각 시스템에서 신경세포들과 그들의 연결을 재생함 으로써 시력을 회복하기 위한 노력인 국립 눈 연구소의 과감한 목표 이니셔티브 (AGI*)의 일부분

* Audacious Goals Initiative

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ㅇ 이들 프로젝트들은 3년에 걸쳐 1,240만 달러를 지원받게 될 예정

□ 국립보건원 산하 국립 눈 연구소 책임자 Paul A. Sieving 박사는 신경세포의 재생 및 축색돌기의 성장을 중재하는 인자들의 이해는 실명 질환들을 위한 획기적인 치료법 개발에 결정적이라고 언급

ㅇ 이러한 프로젝트를 통해 배우게 되는 것은 시력을 넘어서 건강 영향을 가지게 될 것이라고 강조

□ 대부분의 비가역적인 실명은 눈의 뒤쪽에 있는 광민감성 조직인 망막에서의 신경세포들의 상실에서 기인

ㅇ 나이와 관련된 황반변성, 녹내장 및 당뇨병성 망막증을 포함한 많은 흔한 눈 질병들은 이러한 세포들을 위험에 처하게 함

ㅇ 일단 이러한 신경세포들이 상실되면, 인간에게는 이를 대체할 역량이 거의 부재

□ 이번 6개 프로젝트들은 다수의 최근 핵심적인 진전으로부터의 지식 기반에 추가될 예정

ㅇ 연구자들은 최근에 녹내장과 다른 시각 신경장애를 연구하기 위해 흔히 사용되는 모델인 생쥐에서의 시각 신경 손상에서 망막 축색돌기의 재생 역량을 증가시키는 기술을 보고

ㅇ 시각에 필요한 신경세포들의 재생을 자극하거나 저해하는 인자들을 규정함에 있어서도 진전이 있어왔음

ㅇ 이번 새롭게 지원되는 프로젝트들은 눈과 시각 처리 시스템 간의 기능적인 연결 재건을 허용하는, 축색돌기들을 두뇌의 적절한 목표로 이끄는 신호들을 확인함으로써 이 연구영역을 확장할 계획

□ 6개 프로젝트들은 다음과 같음

① 시각 신경재생을 위한 분자적인 발견 (EY027261-01)

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【그림설명】 Andrew D. Huberman 박사 및 Jeffrey L. Goldberg 박사

ㅇ 연구책임자들 : 캘리포니아주 Palo Alto 소재 스탠포드 대학교 Jeffrey L. Goldberg 박사, Andrew D. Huberman 박사, 메사츄세스주 캠브리지주 하버드 대학교 Larry Benowitz 박사, 캘리포니아 La Jolla 소재 스크립스 연구소 Hollis Cline 박사

ㅇ Goldberg와 동료들은 시각 신경손상이 있는 생쥐에서 일련의 중재들을 통해서 시각 정보를 망막으로부터 두뇌까지 전달하는 시각 신경을 생성하는 망막 신경절 세포 축색돌기를 성공적으로 재생함을 보여 왔음

ㅇ 다음 연구단계에서, 그들은 생쥐에서 망막 신경절 세포들의 재생을 목표로 축색돌기를 자라게 하고 기능적이 되도록 하는 능력을 돕거나 저해하는 유전자들과 단백질들을 확인하기를 희망

ㅇ 유망한 분자 후보들은 동물의 시력에서의 변화들을 평가하기 위해 설계된 장기간 동물실험에서 조사될 계획

② 광수용체 신경가소성을 촉진하는 분자 스크리닝 (EY027266-01)

【그림설명】Donald J. Zack 박사 및 David Gamm 박사

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ㅇ 연구책임자들 : 볼티모어 소재 존스홉킨스 대학교 Donald J. Zack 박사, Madison 소재 위스콘신 대학교 David Gamm 박사

ㅇ Zack, Gamm 및 그들의 팀들은 어떤 인자들이 인간 줄기세포들이 완전히 발달되고 연결된 광수용체 세포들이 되도록 돕는 지를 결정하기 위하여 인간 줄기세포들로부터 유래한 광수용체 선구 세포들을 연구할 계획

ㅇ 그들은 이극신경세포라고 알려진 망막에서의 적절한 목표 세포들로 광수용체 세포들이 곧장 나아가게 하는 능력에 기여하는 소규모 분자들 및 후보유전자들의 목록을 확인하기를 기대

ㅇ 건강한 눈에서, 이극신경세포들은 시냅스를 거쳐서 광수용체로부터 신호를 수신하고 이 정보를 망막 신경절 세포들로 직간접적으로 전파

ㅇ 광수용체와 이극신경세포 간의 적절한 시냅스 생성은 광수용체 이식을 통한 시력 회복에 있어서 필수적인 단계

③ 망막 신경절 세포 축색돌기 재생을 위한 새로운 타겟들 평가 (EY027256-01)

【그림설명】Stephen M. Strittmatter 박사

ㅇ 연구책임자 : 코네티컷주 뉴헤븐 소재 예일대학교 Stephen M. Strittmatter 박사

ㅇ Strittmatter와 그의 팀도 망막 신경절 세포들로부터 축색돌기들의 재생에 기여하는 유전자들을 탐색 중

ㅇ 17,000개 이상으로부터 수집된 450개 후보 유전자들로부터 시작하여 그들은

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생쥐 시각 신경손상 모델에서 각 후보들이 재생의 중재자로 역할을 할 수 있는지를 테스트할 계획

ㅇ 양성 유전자들은 꼬마선충에서도 활성이 있는지 여부를 관찰함으로써 유효성을 검증할 예정으로 이는 유전자의 기능이 종들에 걸쳐서 보존되었음을 의미 ㅇ 가장 강한 유전자 후보들은 그들의 분자적인 행동을 보다 잘 이해하기 위해서

보다 자세하게 분석될 계획

④ 분쇄 아교세포에서의 재생의 새로운 활성제들 (EY027265-01)

【그림설명】Edward M. Levine 박사

ㅇ 연구책임자들 : 테네시주 내슈빌 소재 Vanderbilt 대학교 의과대학 Edward M. Levine 박사, James G. Patton 박사, David J. Calkins 박사

ㅇ Levine과 그의 동료들은 분쇄 아교세포라고 불리는 망막에서의 지지세포들의 성공적인 재프로그래밍에 기여하는 외래 또는 내재적 원인을 가진 인자들을 조사 중

ㅇ 제브라피쉬에서 분쇄 아교세포는 망막 손상 이후 광수용체 세포들이 생기도록 하는 것이 가능

ㅇ 우선, 연구자들은 생쥐에서 분쇄 아교세포를 재프로그램하는 능력을 위하여 약학적인 제제 및 유전적인 조작의 새로운 조합을 검사할 계획

ㅇ 만약 이 치료가 성공적이라면, 그들은 어떤 유전자들이 재생되는 제브라피쉬와

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생쥐의 분쇄 아교세포에서 켜지거나 꺼지는지를 결정함으로써 재생을 돕는 조건들을 연구할 예정

ㅇ 이 프로젝트의 두 번째 부분은 재생 촉진에 있어서 혈액이나 다른 체액에서 흔하게 발견되는 조그마한 세포분비 소포인 엑소좀의 역할을 관찰할 계획

⑤ 분쇄 아교세포 재프로그래밍에 대한 비교 전사체 및 후성유전체적 분석 (EY027267-01)

【그림설명】David R. Hyde 박사

ㅇ 연구책임자들 : 인디애나주 South Bend 소재 Notre Dame 대학교 David R.

Hyde 박사, Gainsville 소재 플로리다 대학교 John D. Ash 박사, 콜럼버스 소재 오하이오 주립대학교 Andy J. Fischer 박사, 볼티모어 소재 존스홉킨스 대학교 Seth Blackshaw 박사 및 Jiang Qian 박사

ㅇ 제브라피쉬와 병아리에서, 망막 손상은 분쇄 아교세포가 재프로그램되고 손상받은 망막조직으로 이동하여 없어진 신경세포 종류로 바뀔 수 있는 신경 간세포들을 만들기 위해 세포주기에 다시 진입하도록 유도

ㅇ 손상받은 제브라피쉬 및 병아리 망막들에서는 분쇄 아교세포가 재생반응을 개시할 수 있는 반면, 포유류의 분쇄 아교세포는 불가능하여 인간이나 다른 포유류에서는 망막 재생과 시력회복이 불가

ㅇ Hyde와 그의 동료들은 이러한 종류의 재프로그래밍을 수행하기 위하여 제브라 피쉬, 병아리 및 생쥐의 분쇄 아교세포들의 역량을 비교

ㅇ 각 동물의 분쇄 아교세포로부터, 그들은 망막 발달 및 망막 손상의 다양한 형태에 따라 어떤 유전자 활성이 상승 또는 저하되었는지(전사체학)와 함께

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게놈 DNA의 변형들(후성유전체학)이 있는지를 결정할 계획

ㅇ 이러한 종류의 종간 비교는 유전자 발현의 차이를 검출하고 분쇄 아교세포 리프로그래밍을 조절하는 잠재적인 조절자들을 확인하기 위하여 설계

ㅇ 이 작업은 왜 어떤 종들은 손상받은 망막을 재생하는 능력을 가졌는데 사람은 할 수 없는지에 대해 해결의 빛을 비출 전망

⑥ 망막 신경절 세포 축색돌기 재생을 촉진하는 새로운 타겟들 : 독특한 망막 신경절 세포 코호트로부터의 통찰 (EY027257-01)

【그림설명】Vance Lemmon 박사, Kevin Park 박사 및 Sanjoy Bhattacharya 박사 ㅇ 연구책임자들 : 마이애미 대학교 Miller 의과대학 Kevin Park 박사, Vance

Lemmon 박사, Sanjoy Bhattacharya 박사

ㅇ Park과 Lemmon은 재생되는 망막 신경절 세포들과 재생되지 않는 세포들 에서의 유전자 발현의 차이를 확인하기 위하여 배양한 생쥐 망막 신경절 세포들에서 RNA sequencing을 수행

ㅇ 이와 병행하여, Park과 Bhattacharya는 어떤 지질(또는 지방 분자들)이 망막 신경절 세포들의 하부집단에 보다 강한 재생 역량을 주는지를 결정하기 위하여 질량 분광분석법을 이용할 계획

ㅇ 연구자들은 그 이후에 재생에 관여하는 것으로 알려진 유전자들의 기능을 이해하기 위한 일련의 실험을 수행할 예정

ㅇ 가장 유망한 유전자 후보들은 시각 신경손상을 받은 생쥐 모델에서 시각 신경

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재생을 목적으로 한 치료법으로써 이용될 전망

□ 이들 및 다른 AGI 프로젝트들에 대한 보다 자세한 정보를 위해서는 NEI AGI 웹페이지 www.nei.nih.gov/audacious를 방문

ㅇ 국립 눈 연구소는 시각 시스템 및 안과 질환에 관한 연방 정부의 연구를 선도

- NEI는 시각 보존을 위한 치료 개발을 위한 기초 및 임상 연구를 지원 - 보다 자세한 정보를 원하면 http://www.nei.nih.gov를 방문

ㅇ 미 국립보건원에 대하여 : 미 국립보건원은 국가에서 설립한 의료 연구기관 으로 27개 연구소와 센터로 구성

- 기초, 임상 및 중개 의료 연구를 지원하는 주요 연방기관이며 질환들의 원인, 대처 및 치료를 연구

- 보다 많은 정보가 필요한 경우 www.nih.gov 방문 요망

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