윗줄 왼쪽부터 전영현 대구경북과학기술원((DGIST) 연구원, 김병찬 박사과정생, 김현호 박사, 아랫줄 왼쪽부터 엄지원 교수, 김동욱 박사. DGIST 제공 신경세포 간 신호를 조절하는 차세대 광제어 스위치가 개발됐다. 뇌질환의 원인을 규명하고 인슐린 분비를 제어하는 데 활용될 것으로 전망된다. 대구경북과학기술원((DGIST)은 엄지원 뇌과학과 시냅스 다양성 및 특이성 조절 연구단 교수 연구팀이 앨리스 팅 미국 스탠포드대 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 빛으로 신경세포 간 신호 전달을 차단하고 다시 회복시킬 수 있는 광제어 플랫폼 ‘LATeNT’를 개발했다고 6일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 메소드’에 지난달 31일 온라인 게재됐다. 신경세포끼리 정보를 주고받기 위한 핵심 연결 부위는 시냅스다. 시냅스 기능에 이상이 생기면 불안장애, 우울증, 자폐스펙트럼장애 등 다양한 신경정신질환이 발생할 수 있다. 야마토2 릴게임 다양한 신경정신질환의 원인을 규명하고 치료하려면 시냅스를 제어하는 도구가 필요하지만 기존 광유전학 기술은 신경세포의 전기적 활동을 제어하는 데 국한된다. 특정 시냅스의 신호 전달을 장시간 억제했다가 회복시키는 기술은 부족하다. 연구팀은 신경전달물질 분비에 관여하는 단백질(VAMP2)을 절단하는 ‘파상풍 신경독소’에 빛을 감지하는 ‘LOV 단백질’을 결합한 플랫폼(LATeNT)을 설계했다. LATeNT는 특정 파장의 청색광에 노출될 때만 VAMP2 단백질을 절단해 시냅스 신호를 억제한다. LATeNT는 약한 청색광 자극만으로도 강력한 신경전달 억제 효과를 유도한다. 빛 자극을 거두면 24시간 이내에 신경전달 기능이 원래 상태로 자연스럽게 회복되는 가역적 특성을 띤다. 연구팀은 쥐 모델에게 LATeNT를 적용해 기억과 감정을 조절하는 해마 내 특정 억제성 신경세포의 신호를 일시적으로 차단했다 Seastorygame . 이 과정을 통해 차단한 신경세포가 불안 행동을 제어하는 뇌 신경회로에 핵심적으로 관여한다는 사실을 밝혔다. LATeNT는 기존 광유전학 도구보다 강력하고 지속적으로 신경세포 신호 전달을 억제하는 효과가 있다는 .도 확인됐다. 연구팀은 LATeNT를 중추신경계뿐 아니라 췌장 베타세포에도 적용해 빛으로 인슐린 분비를 정밀하게 조절하는 데 성공했다. LATeNT가 뇌 신경회로 연구를 넘어 대사 및 면역 질환 연구, 합성생물학 기반 유전자 회로 설계 등 생명공학 전반에 걸쳐 범용적으로 활용 가능한 플랫폼임을 시사한다. 엄 교수는 “LATeNT는 특정 시냅스 단백질의 기능을 시공간적으로 제어할 수 있는 최초의 분자 도구로서 신경회로 연구의 정밀도를 획기적으로 높였다”며 “향후 아데노연관바이러스(AAV) 유전자 전달기술이나 약물 제어 시스템과 융합하면 뇌 신경질환은 물론 암, 대사, 면역 질환을 아우르는 정밀 맞춤형 치료 플랫폼으로 확장될 수 있을 것”이라고 말했다. <참고 자료> doi.org/10.1038/s46-W 는 약한 청색광 자