한국뇌연구원(KBRI) 뇌발달질환연구그룹이 인간 신경세포의 분화 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있는 이중 형광 발현 만능줄기세포(iPSC)를 개발했다고 8일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '스템셀 리포트' 8월 4일자에 발표됐다.
세포 치료제 개발, 줄기세포 생산을 위해 신경세포 분화를 연구하려면 분화 과정을 단계별로 모니터링 하는 것이 중요하다. 하지만 기존에는 신경세포를 단계별로 실시간 모니터링하기 어려웠다.
코소도 요이치 KBRI 뇌발달질환연구그룹 책임연구원은 인간 유도 만능줄기세포에 형광단백질 유전자를 삽입했다. 신경전구세포 특이 유전자(NGN2)에 붉은색 형광단백질(RFP), 또 다른 신경세포 특이 유전자(TUJ1)에는 초록색 형광단백질(EGFP)을 각각 발현시켰다.
그 결과 대뇌피질의 신경세포 분화 과정을 시각화할 수 있었다. 가령 뇌 오가노이드에서 두 유전자의 발현을 살펴본 결과, 뇌의 안쪽에는 붉은색, 바깥쪽에는 초록색이 관찰됐다. 이는 NGN2는 뇌의 안쪽에, TUJ1는 바깥쪽에 발현된다는 의미다. 오가노이드는 줄기세포를 3차원으로 배양해 만든 장기유사체를 말한다.
연구팀은 직접 제작한 이중 형광발현 만능줄기세포를 이용해 신경분화 초기에 대뇌 피질이 만들어지는 과정을 밝혔다. 신경세포 이동에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 유전자(HES1, Reelin)의 상호작용을 밝혀 조현병, 자폐증과 같은 신경질환의 조절 가능성을 제시했다.
요이치 책임연구원은 "형광이 도입된 세포는 인간 신경세포의 분화와 이동에 관여하는 후보약물을 스크리닝하고 약물의 반응성을 확인하는데 사용할 수 있다"며 "특정 유전자의 기능을 분석할 때도 유용하다"고 말했다.
