KAIST, 시냅스 구조 변화 실시간으로 관찰

[이데일리 강민구 기자] 우리 뇌 속에는 약 860억개의 신경세포와 신경세포 사이 신호를 주고받아 인지, 감정, 기억과 같은 뇌 기능을 조절하도록 돕는 600조 개에 달하는 시냅스가 있다. 노화나 알츠하이머병를 겪으면 시냅스가 줄어드는 것으로 알려져 관련 연구가 주목받는다. 국내 연구진이 이러한 시냅스 구조 변화를 실시간으로 관찰하는데 성공했다.

허원도 KAIST 생명과학과 교수.(사진=KAIST)

한국과학기술원(KAIST)은 허원도 생명과학과 교수 연구팀이 권형배 미국 존스홉킨스의대 교수 연구팀, 이상규 기초과학연구원 인지사회성연구단 박사 연구팀과 함께 세계 최초로 시냅스 형성, 소멸, 변화를 실시간 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

연구팀은 형광 단백질을 시냅스와 결합시켜 신경세포 간 시냅스 연결 과정을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술을 시냅스와 스냅샷을 조합한 시냅샷이라고 이름 지었다.

기존에 구현하기 어려웠던 시냅스 형성과 소멸, 변화 과정을 실시간으로 추적하고 관찰했다.

특히 초록과 빨강 형광을 띠는 시냅샷을 디자인해 두 개의 서로 다른 신경세포와 연결된 시냅스를 쉽게 구별해 관찰했다. 빛으로 분자의 기능을 조절할 수 있는 광유전학 기술과 합쳐 신경세포의 특정 기능을 빛으로 조절하고, 시냅스 변화를 살펴봤다.

생쥐 시험에서 시각적 구별 훈련, 운동, 마취 등 여러 상황을 유도하고, 각 과정에서 시냅스의 변화를 실시간으로 확인했다.

허원도 KAIST 교수는 “국내외 연구팀과 공동연구를 통해 시냅샷 기술로 과거에 구현하기 어려웠던 시냅스의 빠르고 역동적인 형성과 변화를 직접 관찰할 수 있는 가능성을 열었다”며 “뇌과학 연구분야의 연구방법론에 혁신을 가져올 것으로 예상되며, 뇌 과학의 미래를 밝히는 역할을 할 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 메쏘드(Nature Methods)’의 8일자 온라인판에 게재됐다.