Oligodendrocyte
Oligodendrocyte
신경세포의 축삭을 감싸고 있는 희소돌기아교세포의 수초
희소돌기아교세포 분화 및 수초화 기작 연구
희소돌기아교세포 분화 및 수초화 기작 연구
희소돌기아교세포(oligodendrocyte)는 중추신경계 내에서 수초(myelin)를 생성하여 신경세포의 축삭을 감싸고 있음으로써 축삭을 주위로부터 절연시켜 전기적 신호전달 속도를 높여주며, 주변 환경에 대해서 보호해주는 역할을 수행하고 있는 신경교세포(glia)입니다. 따라서 신경세포가 정상적으로 작동하기 위해서는 수초화에 의한 신경세포와 희소돌기아교세포의 정확한 신경네트워크 형성이 필수적으로 요구됩니다. 이러한 수초화(myelination)는 손상을 받으면 탈수초화(demyelination)가 진행이 되고, 정상적인 경우에는 다시 희소돌기아교세포 전구체에 의하여 손상된 부위에 새로운 수초형성-재수초화(remyelination)가 이루어지는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 노화, 독성물질, 유전요인 및 자가면역질환 등 다양한 원인에 의해 재수초화 조절기전에 문제가 생기면 새로운 수초 형성이 이루어지지 않게 되며, 따라서 신경세포에서 원활한 전기신호전달이 이루어지지 않아 발생부위에 따라 운동마비, 언어장애 등의 증상이 나타나는 탈수초화 질환의 증상이 보이게 됩니다.
희소돌기아교세포(oligodendrocyte)는 중추신경계 내에서 수초(myelin)를 생성하여 신경세포의 축삭을 감싸고 있음으로써 축삭을 주위로부터 절연시켜 전기적 신호전달 속도를 높여주며, 주변 환경에 대해서 보호해주는 역할을 수행하고 있는 신경교세포(glia)입니다. 따라서 신경세포가 정상적으로 작동하기 위해서는 수초화에 의한 신경세포와 희소돌기아교세포의 정확한 신경네트워크 형성이 필수적으로 요구됩니다. 이러한 수초화(myelination)는 손상을 받으면 탈수초화(demyelination)가 진행이 되고, 정상적인 경우에는 다시 희소돌기아교세포 전구체에 의하여 손상된 부위에 새로운 수초형성-재수초화(remyelination)가 이루어지는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 노화, 독성물질, 유전요인 및 자가면역질환 등 다양한 원인에 의해 재수초화 조절기전에 문제가 생기면 새로운 수초 형성이 이루어지지 않게 되며, 따라서 신경세포에서 원활한 전기신호전달이 이루어지지 않아 발생부위에 따라 운동마비, 언어장애 등의 증상이 나타나는 탈수초화 질환의 증상이 보이게 됩니다.
가장 대표적인 탈수초화 질환 중 하나인 다발성경화증(mutiple sclerosis)은 전 세계에 약 250만명의 환자가 존재하는 가장 흔한 중추신경계 질환이지만, 현재까지 사용되는 치료제들은 대부분 자가면역작용을 조절하는 약물이며, 아직까지 재수초화을 유발하여 증상을 회복시킬 수 있는 치료제는 개발되어 있지 않습니다. 따라서 다양한 탈수초화 질환 환자에서 재수초화를 유도하여 증상을 회복시킬 수 있는 근본적인 치료제의 개발이 필요하며, 이를 위해 생체 내에서 희소돌기아교세포의 생성 및 분화, 그리고 수초화 조절기전에 대한 연구가 필요합니다. 수초화 조절 기전 연구는 수초와 신경세포의 축삭과의 상호작용을 연구해야하며 따라서 세포주를 이용한 in vitro 시스템으로는 연구가 어렵습니다. 따라서 본 연구실에서는 희소돌기아교세포의 분화 및 수초화를 생체 내에서 관찰할 수 있는 zebrafish 동물모델 (그림 2) 이용하여 oligodendrocyte의 분화조절기작을 밝힘으로써 다발성경화증의 정확한 발생 원인을 규명하고자 노력하고 있습니다.
가장 대표적인 탈수초화 질환 중 하나인 다발성경화증(mutiple sclerosis)은 전 세계에 약 250만명의 환자가 존재하는 가장 흔한 중추신경계 질환이지만, 현재까지 사용되는 치료제들은 대부분 자가면역작용을 조절하는 약물이며, 아직까지 재수초화을 유발하여 증상을 회복시킬 수 있는 치료제는 개발되어 있지 않습니다. 따라서 다양한 탈수초화 질환 환자에서 재수초화를 유도하여 증상을 회복시킬 수 있는 근본적인 치료제의 개발이 필요하며, 이를 위해 생체 내에서 희소돌기아교세포의 생성 및 분화, 그리고 수초화 조절기전에 대한 연구가 필요합니다. 수초화 조절 기전 연구는 수초와 신경세포의 축삭과의 상호작용을 연구해야하며 따라서 세포주를 이용한 in vitro 시스템으로는 연구가 어렵습니다. 따라서 본 연구실에서는 희소돌기아교세포의 분화 및 수초화를 생체 내에서 관찰할 수 있는 zebrafish 동물모델 (그림 2) 이용하여 oligodendrocyte의 분화조절기작을 밝힘으로써 다발성경화증의 정확한 발생 원인을 규명하고자 노력하고 있습니다.
형질전환 제브라피쉬를 이용한 희소돌기아교세포와 수초의 이미징
1) Neural stem cells and adult oligodendrogenesis
1) Neural stem cells and adult oligodendrogenesis
희소돌기아교세포는 발생과정 뿐 아니라 성체에서도 계속적으로 생성되고 있으나 성체에서 회소돌기아교세포를 생성하는 줄기세포의 규명 및 이들의 분화조절기전 연구는 많이 이루어지지 않고 있습니다. 따라서 본 연구실에서는 확보된 각종 희소돌기아교세포 특이적 형광발현 형질전환 제브라피쉬 및 신경줄기세포 특이적 형광발현 제브라피쉬들을 이용하여 먼저 성체의 뇌에 분포하는 모든 희소돌기아교세포 생성 줄기세포(olig2+ 방사교세포)들의 위치를 확인(그림 3)하고 이들의 줄기세포로서의 특성을 규명하고 있습니다. 또한 형질전환 제브라피쉬를 이용하여 시공간적으로 희소돌기아교세포의 세포사멸을 유도하고 그들의 재생기작을 연구하고 있습니다.
희소돌기아교세포는 발생과정 뿐 아니라 성체에서도 계속적으로 생성되고 있으나 성체에서 회소돌기아교세포를 생성하는 줄기세포의 규명 및 이들의 분화조절기전 연구는 많이 이루어지지 않고 있습니다. 따라서 본 연구실에서는 확보된 각종 희소돌기아교세포 특이적 형광발현 형질전환 제브라피쉬 및 신경줄기세포 특이적 형광발현 제브라피쉬들을 이용하여 먼저 성체의 뇌에 분포하는 모든 희소돌기아교세포 생성 줄기세포(olig2+ 방사교세포)들의 위치를 확인(그림 3)하고 이들의 줄기세포로서의 특성을 규명하고 있습니다. 또한 형질전환 제브라피쉬를 이용하여 시공간적으로 희소돌기아교세포의 세포사멸을 유도하고 그들의 재생기작을 연구하고 있습니다.
제브라피쉬 성체의 전뇌에서 희소돌기아교세포 생성 줄기 세포의 탐색
2) Demyelination model and screening for remyelination factor
2) Demyelination model and screening for remyelination factor
본 연구실에서는 먼저 생체 내에서 탈수초화를 유도하기 위하여 분화된 희소돌기아교세포에서 특이적으로 발현하는 mbp 유전자의 promoter와 Gal4-UAS transactivator system을 이용하여 분화된 희소돌기아교세포 특이적으로 nfsB 독성유전자를 발현시키는 mbp:Gal4/uas:nfsB-mCherry transgenic 제브라피쉬를 제조하였습니다 (그림 4). 현재는 제조된 탈수초화 동물모델을 이용하여 재수초화를 촉진시키는 신규 약물 및 유전자를 screening하고 그들의 기능 연구를 진행하고 있습니다.
본 연구실에서는 먼저 생체 내에서 탈수초화를 유도하기 위하여 분화된 희소돌기아교세포에서 특이적으로 발현하는 mbp 유전자의 promoter와 Gal4-UAS transactivator system을 이용하여 분화된 희소돌기아교세포 특이적으로 nfsB 독성유전자를 발현시키는 mbp:Gal4/uas:nfsB-mCherry transgenic 제브라피쉬를 제조하였습니다 (그림 4). 현재는 제조된 탈수초화 동물모델을 이용하여 재수초화를 촉진시키는 신규 약물 및 유전자를 screening하고 그들의 기능 연구를 진행하고 있습니다.
Gal4-UAS transactivator system을 이용한 희소돌기아교세포 특이적 nfsB-mCherry 세포독성유전자 발현 transgenic zebrafish
3) Motor nerve and schwann cell myelination
슈반세포(Schwann cell)는 말초신경계를 구성하는 운동신경의 축삭에 수초를 형성하여 전기적 신호전달 속도를 높여 자극에 대한 즉각적인 운동반응을 유도하는 신경교세포(glia)입니다. 이뿐만 아니라 운동신경의 정상적인 축삭 성장과 재생 그리고 근육과의 신경연접에 중요한 역할을 담당하기 때문에 두 세포사이의 상호작용은 중요합니다. 그래서 본 연구실에서는 운동신경과 슈반세포를 실시간으로 관찰이 가능한 제브라피쉬 형질전환모델을 이용해(그림 5) 운동신경의 발생과 슈반세포의 분화 그리고 수초화 작용기전에 대한 연구를 수행하고 있고, 나아가 퇴행성 운동신경계 질환연구로 영역을 확장하고 있습니다.
슈반세포(Schwann cell)는 말초신경계를 구성하는 운동신경의 축삭에 수초를 형성하여 전기적 신호전달 속도를 높여 자극에 대한 즉각적인 운동반응을 유도하는 신경교세포(glia)입니다. 이뿐만 아니라 운동신경의 정상적인 축삭 성장과 재생 그리고 근육과의 신경연접에 중요한 역할을 담당하기 때문에 두 세포사이의 상호작용은 중요합니다. 그래서 본 연구실에서는 운동신경과 슈반세포를 실시간으로 관찰이 가능한 제브라피쉬 형질전환모델을 이용해(그림 5) 운동신경의 발생과 슈반세포의 분화 그리고 수초화 작용기전에 대한 연구를 수행하고 있고, 나아가 퇴행성 운동신경계 질환연구로 영역을 확장하고 있습니다.
형질전환 제브라피쉬를 이용한 운동신경과 슈반세포 이미징