연구자들은 HD가 뉴런의 점진적인 손실을 유발한다는 것을 꽤 오랫동안 알고 있었다. 하지만 우리가 그들의 자리를 채울 방법을 찾을 수 있다면 어떨까요? 새로운 보고서에서, 연구원들은 살아있는 쥐들에게 흥미로운 전략을 사용하여 바로 그렇게 했습니다 – 그들은 다른 종류의 뇌세포를 뉴런으로 변환시켜 매우 유망한 결과를 내었습니다.

뉴런은 혼자가 아니다.

HD 연구에서 우리는 뉴런에 대해 이야기하는데 많은 시간을 소비합니다. 그리고 당연하게도 그렇다! 뉴런은 HD의 영향을 가장 많이 받는 뇌의 세포형이며, 우리의 움직임, 기분, 기억을 움직이기 위해 메시지를 교환하는 세포입니다. 여러분은 뇌의 컴퓨터 프로그래머와 같은 뉴런을 생각할 수 있습니다. 뉴런은 정보를 행동으로 변환합니다.

특히, 선조체라고 불리는 뇌 영역의 뉴런은 HD를 유발하는 돌연변이에 가장 취약한 경향이 있다. 현재 아무도 왜 그 세포들이 특히 취약한지 정확히 알지 못한다. 그러나 연구원들은 HD의 많은 증상들이 뇌의 이 영역에서 뉴런의 손실과 관련이 있다는 것을 알고 있습니다.

하지만 뇌에는 다양한 종류의 세포들이 있습니다. 사실, 뇌에서 가장 풍부한 세포형은 뉴런이 아니라 글리아라고 불리는 세포 타입입니다. 글리아는 뇌와 척수에 있는 여러 종류의 세포들을 가리키는 일반적인 용어이다. 글리아는 뇌의 보디가드 같은 역할이다 – 글리아는 다른 세포 유형들이 그들이 기능하는 데 필요한 지지를 확실히 갖도록 해줍니다.

글리아의 한 종류는 astrocytes 불리는 뇌세포이다. 많은 신경계는 사실 30%의 astrocytes 이루어져 있습니다! Astrocytes 세포는 뇌의 모든 곳에 있기 때문에, 뉴런이 선조체인 HD로 인해 퇴화하는 영역에도 존재합니다. 그리고 뉴런이 완전히 성숙했을 때 분열을 멈추는 것과는 달리, 글리아는 계속해서 분열을 합니다.

최근, 과학자들은 뇌의 풍부한 글리아와 그들의 번식 능력을 이용했습니다. 그들은 쥐의 뇌에 있는 실험적인 기술을 이용하여 astrocytes를 새로운 기능을 하는 뉴런으로 변화시켰다. 그래서 우리의 비유를 고수하기 위해, 그들은 뇌의 보디가드들이 직업을 바꾸고 컴퓨터 프로그래머가 되도록 장려했습니다.

다른 이름의 뉴런

이 작품은 현재 중국 진안대 CNS재생연구소를 이끌고 있는 공첸 전 펜실베니아 주립대 교수가 주도했다. 그의 팀은 뉴런이 아닌 세포를 뉴런으로 바꾸는 기술을 이용했습니다. 바로 직전환이라고 불리는 것이죠.

“최근, 과학자들은 뇌에 글리아가 풍부하고 생식 능력이 있다는 것을 이용했습니다. 그들은 쥐의 뇌에 있는 실험적인 기술을 이용하여 astrocytes를 새로운 기능을 하는 뉴런으로 변화시켰습니다. ”

이 기술은 연구자들이 세포의 역할에 영향을 미치는 유전자의 작용을 증진시키기 위해 화학 칵테일을 첨가함으로써, astrocytes와 같은 다른 세포 유형을 뉴런이 되도록 구슬릴 수 있게 한다. 이것은 특정 셀 유형의 작업 설명을 변경하는 것과 약간 유사하지만 이전에 수행한 적이 있습니다. 사실 여러 번 수행했었습니다. 과학자들이 실험용 접시에서 배양한 하나의 세포 타입을 뉴런으로 직접 바꿀 수 있다는 것은 오래된 뉴스입니다.

그렇다면 이 보고서는 무엇을 덧붙였고, 왜 그것이 유명한 저널인 Nature Communications에 게재될 가치가 있었을까요? 왜냐하면 이 작가들은 살아있는 쥐들의 뇌 안에서 직접적인 전환을 했기 때문입니다! 그들은 무해한 바이러스를 이용하여 그들의 화학 칵테일을 전달했고, 그것은 astrocytes에게 유전적인 자극을 주었고, 그들이 역할을 바꾸고 뉴런이 되도록 격려했다. 이런 방법으로, 그들은 풍부한 astrocytes를 잠재적으로 가치 있는 선조체 뉴런으로 바꿀 수 있었습니다 – 매우 멋진 성과입니다!

“방금 바이러스라고 하셨나요?!” 당신이 무슨 생각을 하는지 알아요. 특히 COVID-19 시대에 우리는 그 단어를 들으면 경계합니다. 그러나 안심해라, 이것은 생물학에서 자주 사용되는 매우 무해한 방법이다.

실제로 사용되는 것은 바이러스의 외부입니다. 일반적으로 바이러스를 그렇게 해롭게 만드는 내부 조각은 전혀 없습니다. 봉투에 담긴 편지와 유사하게, 이곳의 연구원들은 봉투의 용도를 변경하고 안에 새로운 것을 추가하고 있습니다. 그래서 오래된 메시지는 없어지고, 봉투는 경호원들이 직업을 바꾸고 컴퓨터 프로그래머가 되어야 한다는 새로운 지침과 함께 보내집니다!

회사 내 이직 vs 새로운 회사 진출

그 논문에서 중요한 발견은 전체 우주 세포의 수가 시간이 지남에 따라 줄어들지 않는다는 것이었다. 이것은 우리가 위에서 언급한 astrocytes에 대한 요점과 관련이 있다 – 그들은 계속해서 분열한다. 그래서 비록 연구원들이 일부 astrocytes를 뉴런으로 만들었지만, 남아있는 astrocytes들은 그것들을 대체할 더 많은 astrocytes를 생산했습니다. 이 접근 방식은 이 HD 마우스들에게 원래 있던 astrocytes 세포에 영향을 주지 않고 새로운 선조체 뉴런의 근원을 제공했습니다! 그리고 이 astrocytes 들은 이미 선조체 안에 위치해 있기 때문에, 더 많은 뉴런을 필요로 하는 부분에 정확한 영역에서 개입이 일어납니다.

첸과 동료들은 또한 선조체의 이 새로운 뉴런들이 원래의 뉴런과 마찬가지로 신호를 발사한다는 것을 보여주었다. 그것들은 또한 뇌의 다른 영역들과도 연결되어 있습니다, 마치 토종 뉴런 처럼 말이죠.그리고 가장 설득력 있게, 선조체에서 이러한 새로운 뉴런의 추가가 있었던 HD 생쥐는 움직임 테스트에서 더 나은 결과를 보여주었고 수명도 더 길었습니다. 모든 매우 흥미롭고 유망한 결과입니다!

다시 잃어버린 뉴런을 HD 치료로 추가한다는 생각은 새로운 것이 아닙니다. 가장 큰 차이점은 이전 연구들이 수술을 통해 새로운 세포를 추가해주는 세포이식이라고 불리는 것을 수행했다는 것입니다. 그래서 Chen과 그의 팀이 수행한 실험처럼 직접적인 전환은 같은 회사 내에서 직업을 바꾸는 것과 같지만, 세포이식은 새로운 회사에 취직하는 것과 같습니다.

여러 연구 그룹이 HD 치료제로 세포 이식을 실험해 왔으며, 이러한 옵션 중 일부는 임상 실험을 향해 나아가고 있다. 더 최근에, 세포 이식은 줄기세포로 알려진 미성숙한 세포나 신경생식세포로 이루어졌는데, 이들은 아직 특정 세포형이 되기로 완전히 전념하지 않았다. 미성숙한 세포를 사용하는 것의 이점은 그들이 어떤 세포 유형이 필요한지 알려주는 주변 환경으로부터 단서를 얻을 수 있다는 것이다.

“가장 설득력있는 것은 이러한 새로운 뉴런이 선조체에 추가됨에 따라 HD 마우스는 운동 테스트에서 더 나은 성능을 보였고 수명이 연장되었습니다. ”

세포이식은 가능성을 보여주었지만, 약간의 위험이 따를 수 있습니다. 세포가 여러분이 원하는 뉴런의 형태가 될 것이라는 보장은 없습니다. 그리고 세포가 장기간 생존할 것이라는 보장은 없습니다. 왜냐하면 그것은 그들의 고유 환경이 아니기 때문입니다.

Chen의 그룹은 astrocytes를 선조체 뉴런으로 변환시키기 위해 특정한 생물학적 기계를 작동시킴으로써 이러한 문제들을 해결했다. 연구원들은 결국 어떤 종류의 뉴런을 얻게 될지 정확히 알고 있었습니다. 그리고 그들이 목표로 삼은 astocytes가 이미 선조체 내에 존재했기 때문에, 그들은 새로운 뉴런이 정확히 올바른 위치에 있을 것이라는 것을 알고 있었다.

프라임 타임 준비되셨나요?

이 접근법에서 기억해야 할 한가지는 새로운 뉴런을 만들어내기 위해 사용된 astrocytes는 HD 생쥐에게서 왔다는 점입니다. 이것은 새로운 선조체 뉴런도 HD를 유발하는 유전적 오류(변형)를 포함하고 있다는 것을 의미합니다. 연구원들은 이것이 새로 만들어진 뉴런의 수명에 어떤 영향을 끼치는지 아직 알지 못합니다.

이 연구의 결과는 매우 흥미롭고 잠재적으로 HD를 퇴치하기 위한 또 다른 도구를 제공할 수 있지만, 이 연구는 개념 증명으로서 수행되었으며 임상에 도달하기까지 아직 멀었습니다. 그러나 지금까지, 새로운 뉴런들이 HD 돌연변이를 가지고 있음에도 불구하고, 직접적인 전환 기술은 쥐들의 HD 관련 증상을 개선시키는 것으로 보인다.

후속 연구는 더 큰 동물들에게 이 기술을 시도하거나 Huntingtin 감소와 함께 테스트 할 가능성이 높으며, 이것은 의심할 여지 없이 흥미로운 결과를 제공할 것이다. 열심히 기다리고 있겠습니다!

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