야간이나 어두운 곳에서 명암 인식하는 망막신경세포 발견 명암 조절 망막 신경 세포 (알파 아마크린 세포) 역할 규명 시각은 인간의 일상에서 가장 많은 정보를 받아들이는 감각으로 시각의 이상은 심하게는 시력 상실에서부터 약하게는 저시력에 이르기까지 다양한 일상의 불편을 야기시킨다. 시각계를 구성하는 신체 기관은 눈과 중뇌 슬상핵(geniculate nucleus), 그리고 대뇌 시각피질 등으로 구성돼 있다. 이 중 일차적으로 시각 정보를 받아들이는 눈의 망막 신경 조직은 뇌의 일부로 발달하며 다양한 신경 세포들이 층 구조의 신경 네트워크를 이루고 있다.망막 내 신경세포의 구성 변화나 이들 신경세포들 사이의 연결 변화, 신경세포들의 기능 이상 등은 다양한 시력 이상을 유발한다. Pax6는 초파리에서 인간에 이르기까지 눈의 발달에 핵심적인 유전자로 특정 DNA 서열을 인식해 결합한 다음 주변 유전자의 발현을 유도하는 전사인자의 일종이다.Pax6의 발현 역시 다른 전사인자들에 의해 조절이 되며, 발달 초기 Pax6의 발현을 유도하는 전사인자들이 일부 발견된 바 있다. 이 중 하나로 Vax1이라는 전사인자가 Pax6의 발현 저하를 통해 망막과 시신경을 분리시킨다는 것을 2005년 연구책임자가 이미 밝힌 바 있다. Pax6는 성체 망막 신경 세포들에서도 지속적으로 발현되는 특징이 있으며, 이 때는 아마크린 세포라는 특정 신경세포들에서만 Pax6가 관찰된다. 하지만 이 세포들에서 어떻게 Pax6가 발현되며, 그 기능은 무엇인지에 대한 이해는 전혀 이루어지고 있지 않았다. 미래창조과학부는 국내 연구진이 시각의 명암을 조절하는 망막 신경세포와 그 작용 원리를 발견했다고 22일 밝혔다.KAIST 김진우 교수팀의 이번 연구 결과는 생명과학 분야의 세계적인 학술지인 eLife (IF 8.282, JCR 분야 상위 4.6% 해당)에 2월 14일자에 게재됐다.인간을 비롯한 동물은 어두운 곳에서 희미한 빛을 감지하고, 갑자기 강한 빛에 노출됐을 때 적응하는 능력이 있다. 이러한 명암조절 능력은 안구 안의 신경조직인 망막이 담당한다. 그동안 망막의 광수용세포가 빛을 감지하고 적응하는 기전에 대해서는 알려져 있었으나, 광수용 세포가 감지한 빛 정보를 뇌로 전달하는 다른 망막신경세포들의 빛 신호 처리 과정에 대해서는 알려지지 않았다.연구팀은 이번 연구에서 망막 내부에서 빛 신호를 처리하는 '알파 아마크린 세포'를 발견하고 그 생성 원리와 기능을 규명했다.연구 결과 Lhx3와 Tgfb1i1라는 망막에 존재하는 단백질들이 Pax6 알파-조절부위의 활성을 막으면 ‘알파 아마크린 세포’ 생성이 억제되며, ‘알파 아마크린 세포’의 수가 감소한 생쥐는 빛을 정상보다 훨씬 약한 정도로 인식한다는 것도 밝혀냈다. 그 동안 광수용세포 수준에서 일어난다고 알려진 시각 민감도 및 적응이 광수용세포의 시각 정보를 가공하는 망막 하부 신경 네트워크에서도 일어남을 증명했다. 또한, 동물의 시각이 억제성 Pax6-알파 아마크린 세포의 숫자에 민감한 특징이 있음을 규명함으로써, 향후 알파-조절부위를 기반으로 한 억제성 아마크린 세포를 타겟으로 한 다양한 유전자 치료 등을 통해 야간 시력 회복 또는 강화의 가능성을 제시했다김진우 교수는 “광수용세포 수준에서 이해가 되던 망막의 명암 구별 능력이 망막의 하부 특정 신경 세포의 작은 변화에 의해서도 조절되는 것을 증명한데 큰 의의가 있다” 밝혔다. 본 연구는 미래창조과학부의 뇌과학원천사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구팀은 야간이나 어두운 곳에서 일하는 근로자 또는 눈부심이 심한 사람들의 시각을 증진할 수 있는 기초 자료로 사용될 수 있도록 알파 아마크린 세포의 자세한 특징과 연계 망막 신경 네트워크 관련 후속 연구를 진행할 예정이다.

야간이나 어두운 곳에서 명암 인식하는 망막신경세포 발견

명암 조절 망막 신경 세포 (알파 아마크린 세포) 역할 규명

기사입력 2017-02-22 13:29:10

[산업일보]
시각은 인간의 일상에서 가장 많은 정보를 받아들이는 감각으로 시각의 이상은 심하게는 시력 상실에서부터 약하게는 저시력에 이르기까지 다양한 일상의 불편을 야기시킨다. 시각계를 구성하는 신체 기관은 눈과 중뇌 슬상핵(geniculate nucleus), 그리고 대뇌 시각피질 등으로 구성돼 있다. 이 중 일차적으로 시각 정보를 받아들이는 눈의 망막 신경 조직은 뇌의 일부로 발달하며 다양한 신경 세포들이 층 구조의 신경 네트워크를 이루고 있다.

망막 내 신경세포의 구성 변화나 이들 신경세포들 사이의 연결 변화, 신경세포들의 기능 이상 등은 다양한 시력 이상을 유발한다. Pax6는 초파리에서 인간에 이르기까지 눈의 발달에 핵심적인 유전자로 특정 DNA 서열을 인식해 결합한 다음 주변 유전자의 발현을 유도하는 전사인자의 일종이다.

Pax6의 발현 역시 다른 전사인자들에 의해 조절이 되며, 발달 초기 Pax6의 발현을 유도하는 전사인자들이 일부 발견된 바 있다. 이 중 하나로 Vax1이라는 전사인자가 Pax6의 발현 저하를 통해 망막과 시신경을 분리시킨다는 것을 2005년 연구책임자가 이미 밝힌 바 있다. Pax6는 성체 망막 신경 세포들에서도 지속적으로 발현되는 특징이 있으며, 이 때는 아마크린 세포라는 특정 신경세포들에서만 Pax6가 관찰된다. 하지만 이 세포들에서 어떻게 Pax6가 발현되며, 그 기능은 무엇인지에 대한 이해는 전혀 이루어지고 있지 않았다.

Pax6 α-enhancer의 활성에 따른 억제성 아마크린 세포와 암흑 양극세포 비율의 변화

미래창조과학부는 국내 연구진이 시각의 명암을 조절하는 망막 신경세포와 그 작용 원리를 발견했다고 22일 밝혔다.

KAIST 김진우 교수팀의 이번 연구 결과는 생명과학 분야의 세계적인 학술지인 eLife (IF 8.282, JCR 분야 상위 4.6% 해당)에 2월 14일자에 게재됐다.

인간을 비롯한 동물은 어두운 곳에서 희미한 빛을 감지하고, 갑자기 강한 빛에 노출됐을 때 적응하는 능력이 있다. 이러한 명암조절 능력은 안구 안의 신경조직인 망막이 담당한다.

그동안 망막의 광수용세포가 빛을 감지하고 적응하는 기전에 대해서는 알려져 있었으나, 광수용 세포가 감지한 빛 정보를 뇌로 전달하는 다른 망막신경세포들의 빛 신호 처리 과정에 대해서는 알려지지 않았다.

연구팀은 이번 연구에서 망막 내부에서 빛 신호를 처리하는 '알파 아마크린 세포'를 발견하고 그 생성 원리와 기능을 규명했다.

연구 결과 Lhx3와 Tgfb1i1라는 망막에 존재하는 단백질들이 Pax6 알파-조절부위의 활성을 막으면 ‘알파 아마크린 세포’ 생성이 억제되며, ‘알파 아마크린 세포’의 수가 감소한 생쥐는 빛을 정상보다 훨씬 약한 정도로 인식한다는 것도 밝혀냈다.

그 동안 광수용세포 수준에서 일어난다고 알려진 시각 민감도 및 적응이 광수용세포의 시각 정보를 가공하는 망막 하부 신경 네트워크에서도 일어남을 증명했다.

또한, 동물의 시각이 억제성 Pax6-알파 아마크린 세포의 숫자에 민감한 특징이 있음을 규명함으로써, 향후 알파-조절부위를 기반으로 한 억제성 아마크린 세포를 타겟으로 한 다양한 유전자 치료 등을 통해 야간 시력 회복 또는 강화의 가능성을 제시했다

김진우 교수는 “광수용세포 수준에서 이해가 되던 망막의 명암 구별 능력이 망막의 하부 특정 신경 세포의 작은 변화에 의해서도 조절되는 것을 증명한데 큰 의의가 있다” 밝혔다.

본 연구는 미래창조과학부의 뇌과학원천사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구팀은 야간이나 어두운 곳에서 일하는 근로자 또는 눈부심이 심한 사람들의 시각을 증진할 수 있는 기초 자료로 사용될 수 있도록 알파 아마크린 세포의 자세한 특징과 연계 망막 신경 네트워크 관련 후속 연구를 진행할 예정이다.

뒤로 기사목록

산업일보 영상뉴스 모아보기

산업일보 페이스북 바로가기

김인환 기자 kih2711@kidd.co.kr

이 기자의 다른기사 보기 >

현장의 생생함을 그대로 전달하겠습니다.