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[서진수 교수님 연구실]사람 유래 만능줄기세포를 이용한 자가면역질환

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작성자 최고관리자

댓글 0건 조회 46회 작성일 2021-09-08 13:28

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DGIST 뇌×인지과학전공 서진수 교수 연구팀이 중추신경계 자가면역질환인 뇌신경척수염(Neuromyelitis optica; NMO)의 병변 및 발병기전 연구를 위한 모델을 개발하고 이를 이용해 별 아교 세포(Astrocyte)에서 나타나는 병변을 새롭게 규명하였다.


뇌신경척수염 환자의 혈청 내 자가항체 (NMO-IgG)는 성상교세포에 주로 존재하는 수분 통로인 Aquaporin4 (AQP4)에 결합함으로써 보체의존성 세포독성반응 등을 유발하고 이와 같은 별 아교 세포의 병변이 NMO 발병에 중요할 것으로 생각되고 있다. 


기존 연구에서 주로 활용되는 동물 모델 시스템의 경우 in vivo 분석이 가능하다는 강점이 있지만 병인 기전의 검증, 치료를 위한 타켓 선별, 그리고 후보 치료제들의 부작용 검증을 위해 사람 모델 시스템 개발 및 활용의 필요성이 제기되고 있다. 연구팀은 사람에게서 유래한 만능 줄기세포(human-induced pluripotent stem cells)를 이용하여 별 아교 세포를 제작하고 환자 혈청에서 정제한 자가항체를 이용함으로써 뇌신경척수염 연구 최초로 사람 모델 시스템을 확립하였다. 


이를 통해 자가항체가 사람의 별 아교 세포 내 세포소기관에서 일으키는 변화를 관찰하였고 특히 세포가 다양한 기능을 수행하는데 중요한 미토콘드리아, 소포체, 리소좀의 구조변화를 투과전자현미경 이미징 및 파노라마기법 분석을 통해 결과 해석의 정확도를 높였다. 그 결과 환자의 혈청유래 자가항체를 처리한 그룹에서 세포소기관의 상호네트워크 변형을 관찰하였으며 자가항체가 그 원인임을 밝혔다. 나아가 미토콘드리아의 구조적 변화가 별 아교 세포의 에너지 대사 능력을 악화시킨다는 것을 실시간세포대사 분석을 통해 증명하였으며 리소좀 네트워크의 변화는 별 아교 세포의 자가포식작용을 저하시킴을 보였다. 


서진수 교수는 “이번 연구를 통하여 환자 혈청내 자가항체가 별 아교 세포에서 일으키는 세포소기관의 변화를 관찰하고 이것이 세포의 기능에 미치는 영향을 밝힘으로써 질환의 병리학적 이해를 넓혔다.” 고 밝혔다. 또한 “본 연구를 통해 확립된 사람 모델 시스템은 향후 연구에서 정확한 병인 기전의 연구뿐 아니라 손상된 세포를 정상으로 회복시키는 치료법 개발에 기여할 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 이번 연구성과는 DGIST 뇌×인지과학전공 조숙희 박사후 연구원이 제 1저자로, 한국뇌연구원 문지영 박사 연구팀이 공동연구자로 참여하였으며 국제학술지 ‘FASEB Journal’에 8월 30일 온라인 게재됐다. 이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 ‘학문후속세대’, 대구경북과학기술원의 ‘미래선도형특성화연구’, 한국뇌연구원의 ‘기본연구사업’의 지원을 받아 수행됐다. (https://doi.org/10.1096/fj.202100637R)

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