바이오인

 출처 : NIH

이용하거나 잃어버리거나 : 시각 활동은 눈과 뇌의 신경 연결을 재생

- 국립보건원 지원 생쥐 연구는 최초로 시각 자극이 시각 시스템의 재작성과 부분적으로 시력을 회복하는 것을 돕는 것을 규명

“이 연구는 포유류가 지금까지 알려진 것보다 더 큰 중추신경계 재생 능력을 가지고 있음을 보여준다.”

-국립 눈 연구소 책임자 Paul A. Sieving 박사

□ 국립보건원에서 지원한 생쥐에서의 연구는 최초로 고대비 시각 자극이 손상받은 망막 신경세포가 망막 신경절 세포 축색돌기라고 불리는 시각 신경섬유의 재생을 돕는다는 것을 규명

  ㅇ 화학적으로 유도된 신경 자극과의 조합으로 축색돌기는 기존에 시도된 전략들에서 보다 더 생장

  ㅇ 치료받은 생쥐는 부분적으로 시각 기능을 회복

  ㅇ 이 연구는 또한 성체에서 재생된 중추신경계 축색돌기들은 두뇌에서 목표지점을 수정하기 위하여 길을 찾아 움직일 수 있음도 중명

  ㅇ 이 연구는 국립보건원 산하 국립 눈 연구소에서 지원

□ 국립 눈 연구소 Paul A. Sieving 박사는 시각 시스템에서의 신경세포 재연결은 녹내장과 같은 실명을 일으키는 안과 질환에 대한 재생 치료를 개발하는데 있어서 가장 큰 도전 중 하나라고 언급

  ㅇ 이 연구는 포유류가 지금까지 알려진 것보다 더 큰 중추신경계 재생 능력을 가지고 있음을 보여준다고 강조

□ 시각 신경은 망막의 빛 감지 신경세포로부터 두뇌로 시각 정보를 운반하는 눈의 데이터 케이블

  ㅇ 전선 묶음과 유사하게, 시각 신경은 개별 망막 신경절 세포로부터 각각 연장되는 대략 수백만개의 축색돌기로 구성

  ㅇ 녹내장과 같은 다양한 시각 신경장애는 그들의 축색돌기를 파괴하거나 손상할 때 시력 상실을 야기

  ㅇ 성인에게서는 망막 신경절 세포 축색돌기는 그들 스스로 재생하지 못하며 이는 시각 신경장애로부터의 시력 상실이 대개 영구적인 이유

□ 연구자들은 생쥐에서 안구의 바로 뒤쪽에 눈 하나의 시각 신경세포를 핀셋을 이용하여 으깨서 시각 신경 손상을 유도

  ㅇ 생쥐들은 그리고 나서 3주 동안 매일 수시간씩 방에 놓여져서 흑색 선들이 변하는 패턴으로 구성된 고대비 영상들을 시청

  ㅇ 이 생쥐들은 고대비 시각 자극을 보지 않은 대조군 생쥐에 비하여 이 생쥐들은 그다지 대단하지는 않지만 의미심장한 축색돌기 재생을 보임

□ 과학자들에 의한 기존 연구는 mTOR라고 불리는 단백질의 활성을 증가시킴으로써 시각 신경 재생을 촉진함을 규명

  ㅇ 그리고 증가된 mTOR 활성과 시각 자극을 결합한다면 상승작용을 가져오는지에 대해 의심

  ㅇ 신경 파괴 2주 전에 과학자들은 시각 신경절 세포들에서 mTOR를 과발현하도록 하는 유전자 치료를 이용

  ㅇ 시각 신경 파괴가 이루어지고는 생쥐들은 매일 고대비 시각 자극에 노출

  ㅇ 3주 후, 과학자들은 눈으로부터 약 6밀리미터 떨어진 시신경 교차까지 시각 신경을 통해서 축색돌기들이 성장하는 보다 광범위한 재생을 관찰

  ㅇ 이러한 결과들에 의해 고무되어서, 연구자들은 mTOR 활성을 다시 증가시키되 생쥐의 좋은 눈을 봉합해서 시각 자극 동안 처치를 받은 눈을 사용하도록 강요

  ㅇ mTOR 활성 증가와 격렬한 시각 자극을 결합하는 접근법은 시각 신경 전체 길이에서의 뇌의 다양한 시각 중심들로의 재생을 촉진  

□ 스탠포드 대학교 의과대학 신경생물학과 교수이자 이 보고의 수석 저자인 Andrew Huberman 박사는 좋은 눈을 감도록 하여 손상된 눈을 통해서 보도록 하였을 때 가장 놀라운 성장을 관찰하였다고 언급하였고 금일 Nature Neuroscience에 온라인으로 게재

  ㅇ 3주 동안, 축색돌기들은 치료를 받지 않은 중추신경계 축색돌기들에 비하여 대략 500배 빠른 정도로 12 밀리미터까지 생장

□ Huberman은 재생되는 축색돌기들은 정확한 두뇌 부위로 간다는 발견이 재생의학에서 중요한 질문*에 빛을 비추었다고 언급

    * 만약 신경세포가 재생 가능하다면 이들은 방황하는 것인가 아니면 그 발달 프로그램을 재현하고 정확한 두뇌 위치로 가는 길을 찾는 것인가?

□ 특정한 망막 신경절 세포 유형에서만 형광 단백질들을 발현하도록 설계된 형질전환 생쥐 라인들을 이용하여 연구자들은 재생되는 축색돌기가 가는 장소를 추적

  ㅇ Huberman은 관찰한 망막 신경절 세포 2가지 종류 α-세포들 및 멜라놉신 세포들은 두뇌의 정확한 위치로 항해가 완전히 가능한 것으로 보이며 플러그를 꼽고 시냅스를 형성한다고 언급

  ㅇ 그리고 흥미롭게도 그들은 잘못된 위치로 가지 않았다고 강조

  ㅇ 형광 축색돌기는 α-세포들 및 멜라놉신 세포들이 기대되는 두뇌 지역에서 출현

□ 시각/mTOR 조합 치료를 받은 동물들에서 시각 기능은 부분적으로 회복

  ㅇ 연구자들은 시각 인식의 4가지 종류*를 평가하기 위하여 4가지 검사들을 사용
 
    * 움직이는 물체를 추적하는 능력, 동공의 반사, 농도의 인식, 머리 위의 포식동물을 검출하는 능력**

    ** 보통은 생쥐들을 얼게 하거나 또는 숨기위해 도망하도록 하는 자극

  ㅇ 조합 치료를 받은 생쥐는 4가지 검사들 중에서 2가지에서 치료받지 않은 생쥐들에 비해 뚜렷하게 더 나은 성과를 보였음

□ 국립 눈 연구소 망막 신경과학 연구 프로그램 책임자 Thomas Greenwell은 활성이 신경 재생을 촉진한다는 이번 연구의 충격적인 발견은 퇴행성 망막 질환을 목적으로 하는 치료들을 위한 큰 희망을 보여준다고 언급

  ㅇ Greenwell은 망막 질환을 위한 재생치료를 개발하기 위한 지속적인 노력인 국립 눈 연구소 대담한 목표 이니셔티브(AGI*)와 이 연구는 큰 관련성을 갖는다고 강조

    * Audacious Goals Initiative

□ 시각 신경 축색돌기를 유지하는 향후 치료를 위해서 Huberman은 가상현실 비디오 게임, 텔레비전 프로그램을 위한 필터 또는 재생 유도 시각 자극을 전달하기 위해 설계된 안경 개발을 계획

  ㅇ 시각 신경을 으깨는 모델의 단점은 전형적인 시력상실 질병들 또는 손상을 모방하지 못한다는 점

  ㅇ 연구자들은 그래서 현재 생쥐 녹내장 모델에서 강력한 시각 자극의 영향을 조사 중

  ㅇ 장차, 그들은 망막 재생을 유도하는 시각 자극의 특정한 특징들을 이끌게 될 예정

□ 이번 연구는 국립보건원 연구비 EY026100과 녹내장 연구 재단에 의해 지원

□ 녹내장에 대한 보다 많은 정보가 필요하면 www.nei.nih.gov/health/glaucoma를 방문

□ 국립 눈 연구소 AGI는 시각 과학의 영역을 확장하려는 노력

  ㅇ 학제간 연구를 촉진함으로써 AGI는 가장 파괴적이고 치료하기 어려운 눈 질병들을 다룸

  ㅇ 국립 눈 연구소 AGI에 대하여 보다 더 알기 위해서는 www.nei.nih.gov/audacious를 방문

ㅇ 국립 눈 연구소는 시각 시스템 및 안과 질환에 관한 연방 정부의 연구를 선도

 - NEI는 시각 보존을 위한 치료 개발을 위한 기초 및 임상 연구를 지원

 - 보다 자세한 정보를 원하면 http://www.nei.nih.gov를 방문

ㅇ 미 국립보건원에 대하여 : 미 국립보건원은 국가에서 설립한 의료 연구기관으로 27개 연구소와 센터로 구성

 - 기초, 임상 및 중개 의료 연구를 지원하는 주요 연방기관이며 질환들의 원인, 대처 및 치료를 연구

 - 보다 많은 정보가 필요한 경우 www.nih.gov 방문 요망

...................(계속)

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