출처: https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=421&aid=0005135071


지난 1월 29일자 기사임.기사 맨아래 보면....아데노바이러스를 (편집해) 사용했다. 아스트라제네카의 백신 개발에서도 같은 방법을 쓰고 있다"고 답했다.
아래는 기사내용임...."자석으로 쥐를 움직인다"…원격 신경 활성화 기술 개발천진우 IBS 연구단장팀 "자기유전학, 뇌 연구 플랫폼 될 것"
뇌 작동 원리 규명·질환 치료 응용 가능
(서울=뉴스1) 김승준 기자 | 2021-01-29 

연구진이 개발한 자기유전학 기술이 적용된 쥐들이 특정한 방향으로 움직이는 시간 순 모습 (기초과학연구원 제공 영상 갈무리 후 시간 순 나열) 2021.01.28 /뉴스1

#자유롭게 움직이던 쥐 주변에서 자석을 돌리니 반시계방향으로 움직였다. 자석을 치우니 다시 쥐는 제멋대로 움직였다. 자석을 가지고 쥐의 행동을 조종한 셈이다.

쥐가 자석에 반응해 반시계방향으로 돌게 만든 원리는 자석이 신경회로를 활성화 기켰기 때문이다. 자석이 쥐의 신경회로를 작동시키는 일종의 리모컨 역할을 한 것이다.

천진우 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단장과 이재현 연구위원 연구팀이 28일 서울 연세대학교 IBS 관에서 연구 성과 브리핑을 열어, 뇌 신경을 무선으로 원격 제어 하는 기술을 개발했다고 발표했다.

신경세포(뉴런)는 안과 밖의 이온 농도가 변하면서 신호를 전달·활성화한다. 이온이 오가는 통로를 이온 채널이라고 하는데, 신경이 활성화되는 과정에서 중요한 역할을 한다. 이온 채널이 문처럼 열리고 닫히면서 세포 내외의 이온 농도가 바뀌고, 그 결과 인체의 감각 신호나 운동 신호가 전달되는 것이다.

이번 연구는 이온 채널을 자석으로 원격 조종 하는 기술이다. 쥐가 자석의 영향으로 한쪽 방향으로 움직인 것도 특정 운동신경의 이온 채널이 열려 활성화됐기 때문이다.

연구진은 신경세포에 문(채널)과 문을 열 수 있는 열쇠를 달아줬다. 평소에는 문에 열쇠가 가만히 꽂혀있다가 자기장(자석)이 작용하면, 열쇠가 스스로 돌아가 문이 열리는 원리다.

'나노 자기유전학 모식도' (기초과학연구원 제공) 2021.01.28 /뉴스1

연구진은 열쇠 역할을 하는 나노 입자(나노 나침반)를 개발했다. 이 나노입자는 자기장에 반응해 돌림힘(토크)을 만들도록 설계됐다. 그리고 연구진은 나노입자(열쇠)의 움직임으로 열리는 이온 채널(문) 단백질을 세포막에 달아 주기 위해 아데노바이러스를 이용해 이온 채널에 대한 유전정보를 세포에 전달했다.

천진우 연구단장은 "(자기장에 반응해) 돌아가는 힘이 너무 강하면 세포를 상하게 할 수 있고, 너무 약하면 회전하는 현상이 잘 안 나온다"며 "적절한 힘이 나오도록 장치를 만들었다"고 설명했다.

연구진은 장치가 제대로 작동하는지 살피기 위해 쥐 실험을 했다. 살아있는 쥐의 우뇌의 운동 신경 부위에 이온 채널의 유전정보와 나노 나침반을 주입한 후 자기장을 가했다. 그 결과, 칼슘 이온이 세포 내로 유입돼 쥐의 왼발 운동신경이 활성화됐고 쥐는 반시계방향으로 움직였다. 연구진은 운동 능력이 약 5배 향상된 것도 확인했다.

우뇌 운동 피질 (M2 부위)에 나노나침반을 주입한 후 자기장을 가했을 때, 쥐는 왼발이 활성화되어 반시계 방향으로 운동을 하며, 대조군에 비해 평균 5배의 운동능력 향상을 보임. 반대로, 좌뇌 운동 피질을 자극 받은 쥐는 시계방향으로 운동 능력이 촉진됨 (기초과학연구원 제공) 2021.01.28 /뉴스1

이번 연구와 같이 원하는 세포에 신호를 주어 활성화시키거나, 비활성화시키는 방법을 찾기 위한 연구가 생물·화학 관련 분야에서 활발히 이뤄지고 있다.

이러한 기술은 생명 활동을 세포 단위에서 의도대로 조절할 수 있다는 점에서 과학적인 가치가 있는 동시에 치료에 활용될 수도 있기 때문이다. 예를 들어 뇌의 호르몬 조절이나 신경질환(파킨슨씨 병 등) 관리에 응용될 수 있다.

기존에는 빛을 이용해 세포 활동을 조절하는 '광 유전학'이 활발히 연구됐다. 이번에 천 단장 연구팀이 개발한 것은 자기장을 활용하는 '자기 유전학' 기술이다. 자기장은 빛에 비해 인체나 생체 깊숙이 영향을 미칠 수 있다는 장점이 있다.

천진우 단장은 "나노 자기 유전학은 원하는 세포를 유전공학으로 선택해 무선·원격으로 뇌 활성을 제어하는 연구 플랫폼이 될 것"이라며 "뇌의 작동 원리 규명과 질환 치료 등 뇌과학의 새로운 지평을 열 것으로 기대한다"고 말했다.

천 단장은 질환 치료 시 발생할 수 있는 나노 입자의 독성문제 등에 대해서 "나노 입자(나노 나침반)은 인체의 헤모글로빈에 포함된 산화철로 만들어졌다. 뇌세포에 독성 실험을 했을 때, 독성이 나타나지 않았다"며 "(이온 채널을 만들기 위한) 전달체로 아데노바이러스를 (편집해) 사용했다. 아스트라제네카의 백신 개발에서도 같은 방법을 쓰고 있다"고 답했다.

연구 결과는 국제학술지 네이처 머티리얼스(Nature Materials)에 게재됐다.