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지원시스템의 문제 발생 - 신경교세포가 헌팅턴병 증상에 관여한다

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새로운 연구는 신경교세포라고 불리우는 뇌 세포가 헌팅턴병 증상에 얼마나 중요한 역할을 하는지 설명한다

작성자 Dr Jackie Johnson 1월 03, 2017에Dr Jeff Carroll에 의해 편집 됨; Prof Wooseok Im에 의해 번역됨8월 02, 2016에 발표된

새로운 연구는 헌팅턴병 증상의 발달에 신경교세포라고 불리는 뇌세포의 연관성에 대한 것이다. 이 연구는 돌연변이 헌팅틴 유전자를 가지고 있는 신경교세포가 인식된 정상 마우스가 헌팅턴병 증상이 유발되는 것을 제시했다. 흥미롭게도 이 현상은 반대의 경우에도 해당되는 것으로 보이는데 헌팅턴병 마우스에 정상 신경교세포를 처리하면 질병 증상이 경미하게 감소했다.

신경세포만의 문제가 아니다.

신경세포는 뇌의 세포로 우리 몸 전체에 전기신호를 보내며, 지금 독자들이 하고 있는 것처럼 독서를 포함하여 우리가 할 수 있는 모든 일을 할 수 있게 한다. 그러나 신경세포만으로는 이런 복잡한 일을 하지 못한다. 다른 세포들이 신경세포들을 지원하고 제대로 작동하도록 도와주어야 하는데 그 중 신경교세포가 적절한 신경세포 기능에 필수적인 또 하나의 세포 그룹이다.

과학자들은 하나 이상의 종의 세포를 포함하는 동물을 그리스 신화에서 유래된 키메라라고 부른다.
과학자들은 하나 이상의 종의 세포를 포함하는 동물을 그리스 신화에서 유래된 키메라라고 부른다.

신경교세포는 신경세포에 대한 구조적 지지 역할과 영양분 공급 그리고 감염으로부터 방어하는 역할을 한다. 신경세포는 신경교세포에 의존하기 때문에 신경세포의 조기 사망으로 인한 헌팅턴병과 같은 뇌 질환에서 신경교세포 관련성은 당연한 것이다. Steven Goldman 박사가 이끄는 연구팀이 수행한 최근 연구에 따르면 신경교세포가 헌팅턴병 진행에 중요한 역할을 하며 치료법에 대한 새로운 아이디어를 제시 했다.

키메라 신경교세포

사람 신경교세포는 마우스의 것보다 더 복잡하다. 골드만 박사팀은 면역 시스템이 억제된 신생아 마우스에 인간의 신경교세포를 이식하는 연구를 진행했다. 더 복잡한 사람 신경교세포는 마우스 세포와의 경쟁에 우세하여 마우스 뇌내 우성적 유형의 신경교세포가 된다.

이 실험은 두 종의 세포가 하나의 개체에 존재하는, 과학자들이 소위 “키메라”라고 하는 동물을 생성한다. (이 경우 마우스와 사람 세포)

연구진은 사람 신경교세포의 강점을 활용하여 돌연변이 헌팅틴 유전자를 발현하도록 조작된 사람 신경교세포를 어린 마우스에 이식하였고 이식된 사람 신경교세포는 마우스 뇌내 거의 모든 신경교세포를 대체하였다. 완전히 발달된 사람의 뇌에서 이런 연구가 잘 이루어지기 힘든 것을 알지만, 이 연구기술을 통해 연구자는 각 세포 유형의 영향을 개별적으로 연구 할 수 있었다.

돌연변이 신경교세포가 이식된 마우스는 rotarod 검사로 측정되는 신체조정능력 손상과 같은 헌팅턴병 증상을 나타냈다. Rotarod는 마우스의 통나무 굴리기 놀이와 같은 것이다. 헌팅턴병 신경교세포가 주입된 마우스는 주입하지 않은 마우스보다 rotarod에서 잘 떨어지기 때문에 신체조정능력이 감소되었다고 생각된다.

Goldman 팀은 헌팅턴병 신경교세포가 근처 신경세포의 기능을 어떻게 손상시키는지에 대해 관심있었다. 그들은 헌팅턴병 신경교세포가 신경세포의 흥분성을 증가시켜 서로에게 메시지를 보낼 가능성이 높다는 것을 발견했다. 일종의 컴퓨터 회로가 과부하 상태가되고 컴퓨터가 충돌하는데 이와같이 지나치게 흥분된 신경세포가 ‘뇌 손상'을 일으킬 수 있다.

연구진은 사람 신경교세포의 강점을 활용하여 돌연변이 헌팅틴 유전자를 발현하도록 조작된 사람 신경교세포를 어린 마우스에게 이식하였고 사람 신경교세포는 마우스 뇌내 거의 모든 신경교세포를 대체하였다.

결과적으로, 돌연변이된 신경교세포는 신생아 마우스에 이식되었을 때 헌팅턴병 유사 증상을 유발했고 이것은 신경교세포가 신경세포의 건강기능에 얼마나 중요한지를 보여준다.

반대의 실험결과는 어떨까?

비정상 신경교세포가 건강한 마우스에서 질병 증상을 유발할 수 있다면, 연구진은 건강한 신경교세포가 돌연변이 헌팅턴병 마우스 모델의 증상을 좋게 만들수 있을지 궁금해 했고 연구진은 마우스 헌팅턴병 모델을 이용하여 조사했다.

연구진이 사용한 헌팅턴병 동물모델 마우스는 질병 진행이 아주 급속도로 진행되어 단 몇달 안에 질병으로 죽게된다. 이러한 이유 때문에 이 마우스를 이용한 결과가 실제 인간에게도 적용될지는 조심스러우며 좀 더 신중한 논의가 필요할 수 있다.

이러한 사항을 염두에 두고, 이 헌팅턴병 마우스 모델은 헌팅턴병과 유사한 증상을 보이기 때문에 연구진은 헌팅턴병 신생아 마우스에 건강한 신경교세포를 접목 후 증상을 완화를 조사하였다.

질환 마우스에 어느정도 효과가 보임

외부세포에 대한 면역 거부반응이 제거된 헌팅턴병 신생아 마우스에 정상 사람 신경교세포를 이식하였다.

그림에서 각 빨간 점은 성인 마우스 뇌에 존재하는 사람 신경교세포를 의미한다. 라인과 글씨는 다른 뇌 영역을 나타낸다.
그림에서 각 빨간 점은 성인 마우스 뇌에 존재하는 사람 신경교세포를 의미한다. 라인과 글씨는 다른 뇌 영역을 나타낸다.

예상대로, 마우스에 이식된 사람 신경교세포는 마우스 뇌에 정착하여 지배적인 형태의 신경교세포가 되었다. 건강한 사람의 신경교세포가 이식된 헌팅턴병 마우스의 운동 능력은 rotarod 실험을 이용하여 테스트되었다.

생후 4개월이 되었을 때, 사람 신경교세포 세포를 투여받은 마우스는 약 40초 동안 통 위에 머무를 수 있었지만, 주입되지 않은 대조군은 단 몇초간만 유지할 수 있었다. 이는 확실히 개선된 결과이지만, 두 그룹 모두 정상 마우스(약 230초)만큼 오래 머물지 못했다.

어느정도 운동 능력을 향상시켰을 뿐 아니라, 건강한 신경교세포가 투여된 마우스는 수명도 다소 증가됐다. 앞서 언급했듯이, 헌팅턴병 마우스 모델은 5개월쯤 되면 사망할 정도로 질병이 급속히 진행되는 반면, 정상적인 마우스는 약 2년 동안 산다. 사람 신경교세포를 주입한 헌팅턴병 마우스는 주입하지 않은 마우스보다 12일 더 오래 살았다.

이 향상된 생존력은 매우 흥미로운 결과지만, 아마도 “건강한 신경교세포의 이식은 마우스에서 헌팅턴 증상을 예방하는 것으로 보인다"라는 뉴스 기사의 헤드라인까지 보지 못할 것이다. 진정으로 '증상을 예방’ 하려면’ 헌팅턴병 마우스가 건강한 마우스 수준으로 호전되어야 할 것이다.

신경교세포 이식의 다른 이점

정상 사람 신경교세포 이식으로 인한 증상 경감은 극적은 아니지만 신경교세포는 헌팅턴병 치료를 위해 조사할 가치가 있다는 것은 분명하다. 그 점에서, 과학자들은 신경교세포 이식에 의한 신경세포에의 효과 중 일부를 조사했다.

건강한 신경교세포는 헌팅턴병 마우스의 신경세포 흥분성을 감소시켰는데 이것은 신경세포가 오작동을 일으키지 않아 신경계 기능이 향상된다는 것을 의미한다. 신경세포가 긴장을 풀고 일을 잘하도록 도움으로서 신경세포를 건강하고 오랫동안 기능적으로 유지할 수 있게 된다.

위에 언급한 Goldman 그룹의 연구내용은 뇌에서 발견되고 신경세포를 지지하는 신경교세포가 헌팅턴병 증상 진행에 관여하며, 신경교세포 교체를 이용한 새로운 치료 기전이 될 수 있음을 제시한다.

신경교세포의 중요성이 확인됨.

위에 언급한 Goldman 그룹의 연구내용은 뇌에서 발견되고 신경세포를 지지하는 신경교세포가 헌팅턴병 증상 진행에 관여하며, 신경교세포 교체를 이용한 새로운 치료 기전이 될 수 있음을 제시한다.

그러나 마우스를 건강한 사람의 신경교세포로 치료한 후 헌팅턴병 증상이 정상화되는 정도는 경미하다고 할 수 있었고, 질병이 천천히 진행되는 다른 동물 모델에서 검증을 받아야 사람들에게 시도 할 수 있다. 마지막으로, 이것은 헌팅턴병 돌연변이를 가진 신생 마우스의 뇌를 다른 이종의 세포가 침범하게 되는 접근방법이다. 이러한 유형의 치료가 사람에게 적용되면 어떤 결과가 될지 명확하지 않다. 사람 적용을 고려하기 전에 더 큰 동물 모델에서의 전임상 연구가 필요할 것이다.

전반적으로, 이러한 결과는 헌팅턴병에서 신경교세포가 담당하는 역할이 이전에 과학자들이 생각한 것보다 더 흥미 롭다는 것을 보여주고, 그들이 질병에 어떻게 기여하는지 심도있는 연구가 요구된다.

본 한글 기사는 영어원문을 의역하여 번역된 것으로서 일부 내용은 추가설명이 포함되거나 생략된 부분이 있을 수 있다.

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