[이데일리 강민구 기자] 우리 뇌 속에는 약 860억개의 신경세포와 신경세포 사이 신호를 주고받아 인지, 감정, 기억과 같은 뇌 기능을 조절하도록 돕는 600조 개에 달하는 시냅스가 있다. 노화나 알츠하이머병를 겪으면 시냅스가 줄어드는 것으로 알려져 관련 연구가 주목받는다. 국내 연구진이 이러한 시냅스 구조 변화를 실시간으로 관찰하는데 성공했다.
| 허원도 KAIST 생명과학과 교수.(사진=KAIST) |
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한국과학기술원(KAIST)은 허원도 생명과학과 교수 연구팀이 권형배 미국 존스홉킨스의대 교수 연구팀, 이상규 기초과학연구원 인지사회성연구단 박사 연구팀과 함께 세계 최초로 시냅스 형성, 소멸, 변화를 실시간 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.
연구팀은 형광 단백질을 시냅스와 결합시켜 신경세포 간 시냅스 연결 과정을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술을 시냅스와 스냅샷을 조합한 시냅샷이라고 이름 지었다.
기존에 구현하기 어려웠던 시냅스 형성과 소멸, 변화 과정을 실시간으로 추적하고 관찰했다.
특히 초록과 빨강 형광을 띠는 시냅샷을 디자인해 두 개의 서로 다른 신경세포와 연결된 시냅스를 쉽게 구별해 관찰했다. 빛으로 분자의 기능을 조절할 수 있는 광유전학 기술과 합쳐 신경세포의 특정 기능을 빛으로 조절하고, 시냅스 변화를 살펴봤다.
생쥐 시험에서 시각적 구별 훈련, 운동, 마취 등 여러 상황을 유도하고, 각 과정에서 시냅스의 변화를 실시간으로 확인했다.
허원도 KAIST 교수는 “국내외 연구팀과 공동연구를 통해 시냅샷 기술로 과거에 구현하기 어려웠던 시냅스의 빠르고 역동적인 형성과 변화를 직접 관찰할 수 있는 가능성을 열었다”며 “뇌과학 연구분야의 연구방법론에 혁신을 가져올 것으로 예상되며, 뇌 과학의 미래를 밝히는 역할을 할 것”이라고 말했다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 메쏘드(Nature Methods)’의 8일자 온라인판에 게재됐다.