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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 정현진
논문 Hyunjin Jung, Seong-Wook Kim, Minsoo Kim, Jongryul Hong, Daseuli Yu, Ji Hye Kim, Yunju Lee, Sungsoo Kim, Doyeon Woo, Hee-Sup Shin, Byung Ouk Park & Won Do Heo. Noninvasive optical activation of Flp recombinase for genetic manipulation in deep mouse brain regions (2019). Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-018-08282-8. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30659191)
한줄요약 쥐 머리에 LED빛을 줘서 유전자 발현을 제어하고 행동변화를 유도하다


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<광활성 Flp 개발마우스 머리에 LED 비추어 유전자 발현을 조절함>


1. 배경지식

   유전자 기능 연구를 수행하는데 있어 가장 일반적인 방법인 유전자 변형 실험모델을 만드는 것은 많은 시간, 비용, 노력 등이 소요됩니다. 연구를 수행하는데 있어 필요한 실험 조건과 기초 환경을 유지시키는데도 현실적 제약이 발생합니다. 연구는 광활성 Flp 개발하고 이를 쥐의 뇌에 적용하는 과정을 거쳤습니다. 이를 유전자 변형 실험모델의 제작 없이 합성 바이러스(recombinant virus) 플라스미드 (plasmid) 살아있는 실험동물에 유전자 전달을 하고 빛을 조사하는 방식으로 매우 쉽고 빠르게 유전자 발현 조절 시스템을 구현할 있습니다.


2. 질문

  쥐의 뇌에 최소한의 손상을 주면서 유전자 발현을 시간적 또는 공간적으로 조절할 있는 쉽고 직관적이면서 새로운 기술적 측면을 연구에서 제시하고 싶었습니다.


3. 발견

  살아 있는 쥐의 뇌에 빛에 반응하여 유전자 조작을 일으키도록 엔지니어링한 단백질을 발현시킨 실생활에서 흔히 이용하는 LED 광원 (백색 또는 청색 모두 가능) 쥐의 두개골과 피부가 보존된 채로 (비침습성) 조사했을 때에도 유전자 발현을 조절할 있는 기술임을 처음으로 보여주었습니다. 기술을 이용하여 뇌의 깊은 조직까지 비침습성 방식으로 LED 빛을 조사하여 T-type 칼슘 채널의 발현을 억제함으로써 쥐의 물체 탐색 능력을 증가시킴을 보여주었습니다.


4. 후속

  이번 연구에서 제시된 광활성 Flp 보다 개량할 있는 방법이 있음을 알게 되었습니다. 기술을 활용하여 이번 논문에서 제시된 연구방향 외에도 분열. 분화하는 세포를 추적하는 기술로서도 사용할 있을 것으로 기대합니다.


5. 소감

  연구자로서 항상 겸허한 마음을 잃지 말아야 겠다고 생각이 듭니다. 제가 디자인하고 예측한 것이 실제로 구현되는 경우도 있었지만 그렇지 않은 경우가 많았고, 특히 살아있는 생명체에서는 세포 배양 수준에서의 특성과 다른 단백질의 활성이 보이는 경우도 관찰하였습니다. 생명체에 내재되어 있는 예외성과 다양성을 지닌, 그러나 질서 정연한 항구적 법칙이 존재함은 놀라운 일입니다. 이를 연구해 많은 과학자들의 업적도 놀랍습니다. 이를 이해하기에 턱없이 부족한 저의 지성의 한계를 많이 느낍니다. 그러나, 특정 분야에서 오랫동안 깊히 연구를 하다보면 자신만의 독특한 색깔로 과학의 역사에 기여할 있지 않을까 합니다.


6. 기타

  오랜 시간 KAIST 생명과학과에 있으며 많은 기회와 배움의 시간을 지도록 주신 허원도 교수님과 항상 많이 도와주고 격려해준 멤버들에게 감사의 말씀을 드립니다. 후배님들께 드리고 싶은 말은 비록 몸과 마음이 가난한 대학원생일지라도 KAIST에서 연구할 있는 기회가 누구에게나 주어지는 것이 아니라는 것을 기억하셨으며 하고, 국가와 이곳에 함께 계신 분들께 감사하는 마음을 가진다면 훌륭한 연구를 하실 것이라 생각합니다.



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    <Three chamber test for social interaction> 1. 배경지식 뇌의 신경 세포망에서 시냅스는 없어서는 안 될 핵심 요소이자 신경 세포들 사이에서의 중요한 소통을 담당하고 있습니다. 이러한 시냅스는 수많은 유전자들로 구성 되...
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