Cellular Neuroscience Lab 

 

우리 세포신경과학 연구실에서는 기본적으로 신경세포의 역할과 그 작용기전에 관하여 관심을 가지고 연구하고 있습니다.
 
생체 내에서 가장 복잡한 조직인 뇌에는 수많은 종류의 각기 다른 신경세포들이 존재하며, 각각 다른 기능과 네트워크를 가지면서 서로 연계되어 생물체 전체의 기능을 조절하고 있습니다. 

이러한 각각 다른 신경세포의 운명은 과연 어떻게 결정되는 것일까요? 

우리는 그 해답을 세포운명결정인자라고 일컬어 질 수 있는 여러 유전자의 발현과 그 조절 (regulation of gene expression of cell fate determinating factors) 로써 많은 부분 설명될 수 있다고 생각합니다. 

특히 우리는 치매, 파킨슨병, 헌팅턴병 등의 퇴행성 신경질환에서, 특정세포만 특이하게 선택적으로 취약성을 띄고 있다는 것에 초점을 맞추어, 세포 선택적 취약성 (selective vulnerability of specific cells) 을 설명하기 위한 후성유전적 조절기작 (mechanism of epigenetic regulation)에 관하여 연구하고 있습니다. 

우리는 이러한 질환들의 병리학적 기전 연구나, 유전자 발현 조절 연구를 통하여, 각 신경세포 특이적 성격을 더욱더 이해할 수 있고, 그 결과를 응용하여, 세포퇴행을 늦추고, 신경보호를 더욱 유도하기 위하여, 유전자 치료와 세포 치료 (gene therapy and cell therapy) 를 목표하여, 질병 세포모델이나 질병 동물모델을 이용하여, 전임상 연구들을 진행하고 있습니다. 본 연구실에서 진행된 다음과 같은 연구들이, 그 예로써 부분적으로 포함될 수 있습니다.
 

Our research is focused on the pathophysiological mechanism of Neurodegenerative diseases, such as Huntington’s disease (HD), Alzheimer’s disease (AD), and Parkinson’s disease (PD). We are interested in protein processing, epigenetic regulation, bioenergetics and metabolism, etc in the progressive process of neurodegenerative diseases. We have expertise on the in vitro and in vivo models of neurodegenerative diseases and validation of candidate drug molecules in pathological environments.

1) 헌팅턴병은 아래 그림에서 볼 수 있다시피, 신경퇴행의 단계를 거치면서, 환자 뇌조직의 특정부분이 점점 축소되며 퇴행되는 증상을 보입니다. 이런 과정에서, 특별히 더 예민하게 퇴행되는 과정을 거치는 특정세포인 가바성 신경세포에 관하여 연구하고 있으며, 유비퀴틴-프로테아좀 시스템 (ubiquitin-proteasome system) 이라는 단백질 분해시스템의 기능저하가 그 신경퇴행의 중요 원인일 수 있다는 것을 밝힌 바 있습니다 (Seo et. al, Anal. Neurol. 2004).
 

2) 이렇게 저해되어있는 프로테아좀의 기능을 증진시켜주기 위하여, 프로테아좀 활성인자 (proteasome activator), PA28gamma 유전자의 전이를 바이러스구조를 이용하여 성공적으로 실행하였으며, PA28gamma 유전자 전이가, 질병세포모델이나 질병동물모델에서, 신경보호를 증가시키고, 운동능력을 향상시킨다는 결과를 얻을 수 있었습니다 (Seo et. al. PLoS One, 2007, Seo et. al., Human Mol. Genetic, 2008, Jeon, Kim, et. al., Neuroscience, 2016).
 

3) 우리는 또한 건강하고 정상적인 능력을 가지고 있는 세포를 확보하여, 세포치료에 적용하고자 하는 노력으로, 파킨슨병 환자의 피부 세포로부터 유도된 줄기세포, iPSCs (induced pluripotent stem cells) 에서 분화된 도파민성 신경세포를 이용하여, 그 미토콘드리아 기능 조절 등을 포함하는 세포기능조절 및 기능저해정도를 파악하고, 파킨슨병 세포이식치료에 응용될 수 있도록 하고자 하는 연구를 계속 진행하고 있습니다 (Cooper, Seo, et. al. Science Transl. Med. 2012).

4) 또한 치매 동물모델에서, 히스톤 탈아세틸화 효소 저해제를 사용하였을 때, 신경보호효과와 기억력 증진의 효과가 있음과, 특정 miRNA와 mRNA 발현조절이 서로 연동되어 작용되고 있음을 밝힘으로써, 그와 함께 기능적으로 연결되어있는 여러 유전자들의 선택적 발현 기작과 후성유전적 조절에 관하여도 계속적인 연구를 진행하고 있습니다 (Noh et. al., Neuroscience, 2014, Noh et. al., BMC Genomics, 2014)