뇌 세포 활성을 조절하는 빛

Scientists Use Light to Turn Off Autism Symptoms in Mice

과도한 뇌 활동을 저해하는 뉴런을 활성화시키면 자폐증을 갖도록 조작한 생쥐의 사회성 행동을 개선시킬 수 있었고 뇌 활동을 자극하는 뉴런을 비활성화시켜도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

8월 3일 사이언스 중개의학(Science Translational Medicine)에 발표된 이 연구는 자폐증이 뇌의 과도한 활성화로 발생한다는 오랜 이론을 뒷받침해주고 있다. 또한 이 흥분과 억제 간의 균형을 회복시키면 자폐증 환자의 사회적 어려움도 완화시킬 수 있음을 시사한다.

이 연구를 주도한 스탠포드 대학의 칼 데서로스 교수는 자폐증 환자의 뇌에서 무언가를 바꿀 수 있다면 사회적 기능을 제대로 수행하는 것을 도울 수 있을 것이라고 말했다.

스탠포드 연구팀이 개척한 옵토제네틱스(optogenetics) 기술을 이용한 이 연구를 위해 생쥐를 대상으로 옵신(opsins)이라는 빛에 민감한 단백질을 발현시켰다. 이후 빛을 이용하여 특정 뉴런을 켜고 끌 수 있게 했다.

연구팀이 관찰한 생쥐의 특정 행동은 불안, 우울, 강박장애 등으로 자폐증을 발현시킨 생쥐를 옵토제네틱스로 제어한 첫 번째 사례다. 2011년 연구팀은 전두엽 피질의 흥분성 뉴런을 활성화할 경우 사회적 행동에 관심을 잃는 것을 발견했다. 이 연구는 과도한 흥분이 낮은 사회성에 기여한 것을 보여준 것이다.

연구팀은 새로운 연구에서 자폐증과 연관된 유전자 CNTNAP2가 결여된 생쥐를 이용했다. 정상적인 쥐와 달리 이 쥐는 낯선 쥐와 상호작용에 관심을 보이지 않고 과잉행동을 보였다.

연구팀은 변이 생쥐의 전두엽 피질에 억제 뉴런의 한 종류인 옵신을 인터뉴런에 주입했다. 이어 인터뉴런이 신호를 발생하도록 하는 푸른빛의 섬광에 노출시킨 상태에서 낯선 쥐가 있는 우리에 넣었다.

이전까지는 낯선 쥐를 피하던 모습 대신 변종 쥐는 새로운 쥐에 바로 다가가 정상 쥐와 마찬가지로 많은 시간을 상호작용에 썼다. 연구진은 옵신을 이용하여 전두엽 피질의 흥분 뉴런을 끄는 실험을 계속했는데, 역시 유사한 사회성을 보였다.

옵토제네틱스는 아직 사람을 대상으로 한 실험에 사용될 것 같지는 않지만 이번 연구는 뇌세포와 신경망을 목표로 한 약이나 기타 치료법을 제시할 수 있다. 신경망이나 세포 등 원인을 파악한다면 어떤 치료법도 훨씬 더 효과적일 수 있다.

관련연구자: Karl Deisseroth
관련기관: Stanford University in California

본문키워드(한글): 전두엽피질, 자폐증, 옵토제네틱스, 과잉행동, 뉴런

본문키워드(영문): prefrontal cortex, autism, optogenetics, hyperactivity, neuron

국가: 미국

원문출판일: 2017-08-03

출처: https://www.scientificamerican.com/article/scientists-use-light-to-turn-off-autism-symptoms-in-mice/