국내 연구진이 빛을 이용해 살아있는 생체 내 칼슘이온 농도를 조절하는 기술을 개발했다. 이 기술은 뇌질환 등 칼슘이온 조절을 이용한 다양한 질병 치료에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
미래창조과학부는 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단의 허원도 그룹리더 연구팀이 세포에 빛을 쬐어 칼슘채널의 개방을 유도하는 방식으로 기존방법 보다 5∼10배 많은 칼슘이온을 세포 안으로 유입시키는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이 기술을 적용해 쥐의 뇌에 빛을 쬐어 칼슘채널 개방을 유도한 결과, 쥐의 기억력이 2배 높아지는 것으로 나타났다고 연구진은 전했다.
칼슘이온은 세포의 성장은 물론 신경전달이나 근육수축 등 거의 모든 생명현상에 관여하는 핵심물질이다. 때문에 세포 내 칼슘이온이 부족해지면 인지장애나 운동실조, 심장부정맥 등 다양한 질환으로 이어질 수 있다. 그동안 세포 안의 칼슘 양을 조절할 수 있는 여러 화학물질이 개발됐지만, 한 번 양을 조절하면 다시 되돌릴 수가 없고 영향을 미치는 부위가 광범위해 실제 적용이 어려웠다.
연구진은 빛에 의해 칼슘이온의 농도를 제어할 수 있도록 청색 빛에 반응하는 식물의 광수용체 단백질과 칼슘채널을 활성화시키는 인간 단백질을 융합했다. 이를 통해 청색 빛의 강도와 노출시간에 따라 칼슘이온의 유입양과 잔류시간을 조절하는 한편, 빛을 차단해 양방향 조절이 가능해졌다. 이렇게 설계된 융합단백질을 가진 쥐에 청색 빛을 쬐어주자 뇌로 유입된 칼슘이온에 의해 신경전달이 활성화되면서 기억력이 2배 강화됐다. 또 제브라피쉬와 줄기세포 등에서도 빛에 의한 칼슘이온 유입이 나타났다.
허원도 그룹리더는 "세계 최초로 살아있는 생체 내에서 칼슘이온 채널을 빛으로 제어한 것"이라며 "적외선이나 소형화한 광원을 이용한 칼슘이온 대사질환 치료법으로 발전할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 온라인에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
미래창조과학부는 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단의 허원도 그룹리더 연구팀이 세포에 빛을 쬐어 칼슘채널의 개방을 유도하는 방식으로 기존방법 보다 5∼10배 많은 칼슘이온을 세포 안으로 유입시키는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이 기술을 적용해 쥐의 뇌에 빛을 쬐어 칼슘채널 개방을 유도한 결과, 쥐의 기억력이 2배 높아지는 것으로 나타났다고 연구진은 전했다.
칼슘이온은 세포의 성장은 물론 신경전달이나 근육수축 등 거의 모든 생명현상에 관여하는 핵심물질이다. 때문에 세포 내 칼슘이온이 부족해지면 인지장애나 운동실조, 심장부정맥 등 다양한 질환으로 이어질 수 있다. 그동안 세포 안의 칼슘 양을 조절할 수 있는 여러 화학물질이 개발됐지만, 한 번 양을 조절하면 다시 되돌릴 수가 없고 영향을 미치는 부위가 광범위해 실제 적용이 어려웠다.
연구진은 빛에 의해 칼슘이온의 농도를 제어할 수 있도록 청색 빛에 반응하는 식물의 광수용체 단백질과 칼슘채널을 활성화시키는 인간 단백질을 융합했다. 이를 통해 청색 빛의 강도와 노출시간에 따라 칼슘이온의 유입양과 잔류시간을 조절하는 한편, 빛을 차단해 양방향 조절이 가능해졌다. 이렇게 설계된 융합단백질을 가진 쥐에 청색 빛을 쬐어주자 뇌로 유입된 칼슘이온에 의해 신경전달이 활성화되면서 기억력이 2배 강화됐다. 또 제브라피쉬와 줄기세포 등에서도 빛에 의한 칼슘이온 유입이 나타났다.
허원도 그룹리더는 "세계 최초로 살아있는 생체 내에서 칼슘이온 채널을 빛으로 제어한 것"이라며 "적외선이나 소형화한 광원을 이용한 칼슘이온 대사질환 치료법으로 발전할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 온라인에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
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