건국대학교 유전공학연구실

I. 유전공학연구실 (Functional Genomics)

  1. 책임자: 최동국 (choidk@kku.ac.kr)
  2. 소속: 건국대학교 의료생명대학 생명과학부 생명공학전공
  3. 주소: 380-701, 충북 충주시 충원대로 268 건국대학교 글로컬 캠퍼스 상허연구동 519호
  4. 전화: 043-840-3925

II. 실험실소개

21세기는 '뇌의 세기(Century of the Brain)'라고 불리며, 인체연구의 마지막 남은 신비의 영역이라는 뇌에 대한 연구에는 분자생물학, 신경공학, 의학 등의 첨단과학 분야가 함께 융합되어 연구가 이루어지고 있다. 고령화 사회 진입에 따른 인류복지와 뇌질환 극복을 위하여 본연구실에서는 알츠하이머병, 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌질환의 발병 원인이 되는 신경손상에 관련된 신호조절 기전의 양상 및 병리기전을 연구하고 있으며, 노령화 사회 및 복잡한 산업사회에 빈번하게 발생하는 퇴행성 뇌질환의 치료 기술 및 치료제 개발에 초점을 맞추고 있다.

III. 대표연구분야

뇌신경세포 사멸 기전 규명

알츠하이머성 치매, 파킨슨병, 헌팅턴병, 척수손상, 루게릭병 등과 같은 신경계 질환의 공통된 병리 현상은 신경세포의 사멸이다. 본 연구진은 산화적독성, apoptosis 등에 의한 신경세포사멸의 특성과 기전을 분자생물학적, 면역화학적 기법 등을 사용하여, 이들이 파킨슨병, 알츠하이머성 치매 등의 퇴행성 뇌질환에서의 선택적 신경세포사멸에 어떻게 기여하는 지를 규명하고 있다. 최근 뇌염증반응이 신경세포사멸에 관계 한다는 것에 주목하여, Inflammatory oxidative enzyme을 중심으로 뇌염증반응의 기전을 분석하고 이를 토대로 뇌염증 반응을 조절하는 뇌세포 보호 조절 전략을 개발하고 있다.

1) 세포배양모델을 이용한 세포사멸기전 연구

사람 신경아세포종 (SH-SY5Y 세포)에 MPP+를 처리 하여 신경세포사를 유도하는 실험모델을 이용하여 세포사멸 기전 규명 및 조절 연구를 수행하고 있다. 배양한 신경세포에서 oxidative stress, apoptosis에 의한 뇌세포사멸의 유도 및 분석기술을 구축하였으며, 현재 뇌신경세포 사멸 기전과 조절 원리에 대하여 규명하고 있다.


신경세포의 세포사 유도 과정

2) 뇌염증 연구

뇌를 구성하고 있는 세포로는 크게 신경세포 및 신경교세포로 나뉘어지며, 신경교세포는 성상세포 (astrocyte), 소신경교세포 (microglia), 회돌기교세포 (oligodendrocyte)등으로 구성되어 있으며 그 수는 신경세포 수의 10배를 차지하고 있다. 최근 microglia에 의한 염증반응이 대표적 신경변성질환중 하나인 파킨슨병의 주된 원인 및 결과로 주목 받고 있다. 뇌 염증반응은 노인성치매, 파킨슨병 등의 퇴행성뇌질환의 발병 및 진전의 위험인자로 알려져 있으며, 뇌 염증반응을 일으키는 microglia의 염증활성화 및 염증억제작용의 기전을 이해하는 것은 퇴행성뇌질환의 원인 및 진행과정을 이해하기 위해 중요하다. 이를 위해 활성화된 BV-2 microglia cell 및 실험동물을 이용하여 Inflammatory oxidative enzyme을 중심으로 뇌염증반응의 기전을 분석하고 있으며, 이를 토대로 뇌염증 반응을 조절함으로써 신경세포 보호 조절 전략을 개발하고 있다.

3) 뇌질환 동물모델을 이용한 세포사멸기전 연구

세포배양모델에서 입증된 신경세포사 및 뇌염증 기전의 분석, 뇌질환 치료의 방법, 약물의 효율성을 검증할 수 있는 동물모델을 구축하여 실험하고 있다. 도파민을 생성하는 신경세포를 특이적으로 손상시키는 신경독인 MPTP는 6-OHDA (6-hydroxydopamine), Rotenone과 더불어 파킨슨병에서 일어나는 생화학적, 병리학적인 현상들을 나타내고 있어 신경세포사 기전 연구, 특히 파킨슨병의 동물모델계 및 신약개발에 우수한 검색 모델계로 알려져 있다. 도파민을 생성하는 신경세포 (dopaminergic neuron)를 특이적으로 손상시키는 신경독인 MPTP (1-Methyl-4-Phenyl-1,2,3,6- Tetrahydropyridine)를 마우스의 복강에 주사하여 뇌염증 및 도파민 신경세포사를 유도한 후 뇌염증 기전의 분석, 약물의 검증, 신경세포사멸의 기전 등의 분석을 수행하고 있다.


MPTP는 중뇌의 신경세포에 세포사를 특이적으로 유도

마우스에 MPTP를 복강 주사 한 후 TH (tyrosine hydroxylase) immunostaining과 Nissle 염색을 하였다. MPTP는 흑색질 (SNpc)에 존재하는 도파민 신경세포(왼쪽)와 Striatum에 존재하는 dopaminergic fiber (오른쪽)들을 특이적으로 손실시킨다.


MPTP는 신경염증 (microglia의 활성)을 유도

MAC-1의 면역조직 염색을 통해 MPTP 투여 뒤 활성화된 microglia가 흑색질 (A,B)와 Striatum (C, D)에서 관찰되어진다.

퇴행성 뇌질환의 치료 및 예방 약물 개발

빠르게 고령화가 진행됨에 따라 퇴행성 뇌질환 연구의 필요성이 절실해 지는 시점에서 기초과학적으로 효능이 검증된 생리활성물질로부터 퇴행성 뇌질환을 예방하고 치료할 수 있는 기술개발의 필요성이 점점 늘어나고 있는 현실이다.

1) 뇌신경세포사의 조절 전략 및 기술 구축 : in vitro 모델을 이용하여 뇌세포보호 효능을 보이는 물질의 개발

▶ Chemical compound 및 약용 식물을 이용한 뇌세포 보호 효능 물질 발굴: 신경세포의 연구 모델중 하나인 neuroblastoma cells (SH-SY5Y cells)에 신경독 (MPP+)을 처리하여 세포사를 유도 한 후 다양한 chemical compound 또는 약용 식물 추출물을 투여한다. MTT assay, LDH 측정 및 FACS 분석 등을 통하여 세포사를 억제 시키는 물질을 발굴한다. 신경보호 효능 작용기전을 분석하여, 뇌세포 보호 효능을 가진 소재로 개발한다.

▶ Chemical compound 및 약용 식물을 이용한 항신경염증 효능 물질 발굴: 화합물은행 등으로부터 분양받은 chemical compound 및 약용 식물을 을 검색하여, 신경교세포의 염증활성화를 억제하는 물질을 발굴한다. LPS에 의해 활성화된 BV2 microglia 세포에서 생산되는 아질산염(NO) 및 proinflammatory cytokine 등의 분석을 통해 항신경염증 효능을 지닌 소재를 개발하고 있다.

2) in vivo 실험동물모델을 이용한 신경보호 효능을 보이는 물질 개발

퇴행성 신경질환의 동물모델계 및 신약개발에 우수한 검색 모델계로 알려져 있는 MPTP 실험 동물 모델계를 사용하여 뇌 염증반응 또는 신경세포사를 억제시키는 생리활성물질을 검색하고 그 효능을 검증하고 있다. 실험동물모델을 이용하여 항신경염증 효능 또는 뇌세포 보호 효능을 지닌 물질을 개발하고 있다.

IV. 관련사이트

  1. 건국대학교 유전공학연구실 (http://genome.kku.ac.kr)
 
open/brain1/neurolab/choidk.txt · Last modified: 2011/12/20 12:39 by admin
 
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