Research area    

 

 

 

Brain development and neural stem cells

 

    신경발생·줄기세포 연구실에서는 뇌발생과 관련하여, Notch signaling pathway와 관련된 인자의 탐색과 분석, 신경줄기세포에서 특이적으로 발현되는 단백질의 기능 분석, 동물모델로의 in vivo 유전자 전달과 관련된 연구를 수행하고 있습니다.

 

 

1. Stem cell niche에서 발현되는 단백질의 기능 분석

 

    Embryonic neural stem niche인 ventricular zone (VZ)에는 여러 유전자들이 발현되고 있습니다. 이러한 유전자를 in utero gene transfer 기술을 이용, in vivo에서 발현시킨 후 신경줄기세포의 특징을 어떻게 변화시키는지에 대하여 연구합니다. 

 

                

 

                            <Embryonic brain의 VZ에 원하는 유전자를 전달하여 발현시킴

                 (붉은색 신호를 통해 성공적으로 외래 유전자가 발현되고 있음을 알 수 있음)>

  

 

 

 

2. Notch signaling pathway를 조절할 수 있는 신규 인자의 탐석

 

 

                      

                                                     <Notch 신호전달체계의 모식도>

 

    Notch는 줄기세포의 세포표면에 존재하며 Delta와 같은 ligand와 결합시 세포내에 존재하는 gamma secretase에 의해 세포 안쪽 부위가 잘리게 됩니다. 이를 통해 Notch intracellular domain (NICD)가 세포막 부위에서 떨어져 나와 핵으로 이동합니다. 핵에서는 CBF1과 결합하여 다양한 유전자의 발현을 유도합니다.

 

 

 

 

 

           

 

                           <Notch가 관여하는 다양한 생명현상과 연구결과의 적용 가능 예>

 

    이러한 Notch 신호전달체계는 다양한 생명현상에서 중요하게 작용합니다. 뇌의 발생과정 뿐만 아니라 퇴행성 신경질환, 다양한 면역세포 생성, 발암 및 줄기세포성질 유지 등 인간의 질병과 밀접한 생명현상들을 직접적으로 조절합니다. 따라서, Notch 신호전달체계를 조절하는 인자를 밝혀냄으로써 다양한 생명현상을 조절하는 기전에 대한 이해를 도울 뿐 아니라 여러 질환들에 대한 신약개발의 타겟물질을 제시할 수도 있습니다.

 

 

 

 

           

 

<Notch 신호전달체계가 신경줄기세포 분화에 미치는 영향, Nature Reviews Neuroscience, 2006>

 

    Notch는 세포 증식조건에서는 신경줄기세포의 증식을 유도하며, 분화조건에서는 neuron으로의 분화를 억제하고 astrocyte로의 분화를 촉진합니다. 또한 oligodendrocyte의 생성을 억제합니다. 

 

 

 

 

3. 마우스 동물모델 뇌로의 유전자 전달

 

    뇌연구에는 마우스가 동물모델로 많이 이용되고 있습니다. 어떤 유전자의 기능을 연구할 때 동물모델이 살아 있는 상태로 유전자를 전달하여 분석할 수 있다면 세포 수준에서의 연구보다 더 의미있는 결과를 얻을 수 있습니다. 이를 위해 신경발생·줄기세포 연구실에서는 초음파 영상 이미지를 이용하여 발생단계에 있는 마우스의 뇌로 유전자를 전달할 수 있는 기술을 보유하고 있습니다. 이러한 기술을 바탕으로 특정 유전자의 기능을 embryonic stage에서 혹은 adult stage에서 분석하고 있습니다.

 

 

                                 

 

                        <초음파 영상 이미지를 이용한 embryonic brain으로의 유전자 전달>

 

 

 

                       

 

        <초음파 영상 이미지를 이용한 유전자 전달 후 adult mouse에서 유전자 발현패턴 분석>