<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 되어 있으며, 최근 다양한 정신질환 및 뇌질환 임상 환자들을 상대로 bioinformatics가 활발하게 이루어지는 가운데 그 중 수많은 시냅스 유전자들의 변이 (mutation) 보고가 증가되는 추세입니다. 신경생리학의 축을 담당하고 있는 시냅스의 기능을 완전히 밝혀내는 것은 미래 신경 질환의 치료에 있어서도 빠질 수 없는 분야 중 하나라고 볼 수 있습니다.
2. 질문
저희 연구실은 기존에 시냅스의 단백질들을 발견 하고 in vitro상에서 기능 규명이 주인 연구실이었는데 근래 시냅스의 단백질들이 뇌질환과 많은 연관성이 보고 되면서 유전자 결손 생쥐를 이용하여 in vivo에서의 단백질 기능 규명을 본격적으로 시작하게 되었습니다. 시냅스의 단백질들도 여러 카테고리로 세분화가 되는데 그 중 초기에 시냅스 형성 및 유지기능을 담당하는 시냅스 접착 단백질 (Synaptic Cell Adhesion Molecule)은 시냅스의 꽃이라고 불릴 수 있습니다. 저는 이 접착 단백질 중 NGL-2라는 유전자의 in vivo상에서의 행동학적 기여 그리고 신경생리학적 기능에 관심을 가지게 되었습니다.
3. 발견
NGL-2의 결손쥐 (KO mouse)를 이용하여 저희는 NGL-2가 없어짐으로써 자폐증상과 유사한 행동학적 결함을 발견할 수 있었습니다. 대표적인 환자의 자폐증상으로 알려져 있는 사회성의 감소와 비정상적인 반복적 행동을 볼 수 있었으며 기억능력 및 학습능력도 감소되어 있는 것을 확인하였습니다. 또한 신경생리학적으로 가장 중요한 현상 중 하나인 시냅스 가소성 (Synaptic Plasticity)에도 NGL-2가 크게 기여하는 것을 밝혀내었고 흥분성 시냅스의 주 receptors중 하나인 NMDA receptor와도 연관성이 있는 것을 밝혀내었습니다. 이러한 결과에 기반하여 저희는 NMDAR 기능을 강화시켜주는 D-cycloserine라는 약을 처리함으로써 NGL-2 결손생쥐의 자폐유사증상이 완화될 수 있는 것을 보여주었습니다. 이러한 발견은 앞으로 자폐스펙트럼질환 (Autism Spectrum Disorder)의 기전을 밝혀내는데 있어서 시냅스 접착 단백질의 중요성 그리고 NMDA receptor기능의 중요성을 이전 연구들에 이어 재조명시켜주는 중요한 연구입니다.
3. 후속
NGL-2의 행동학적 역할과 생리학적 기능의 큰 그림을 발견할 수 있게 되었고 여기서 더 나아가 어떻게 NGL-2가 분자생물학적으로 NMDA receptor의 기능과 연관이 있으며 이것이 신경네트워크를 결국 어떻게 조절하는 지를 발견하는 것은 중요한 실험이 될 것 같습니다. 신경과학에서의 가장 궁극적인 목표는 유전자에서부터 분자생물학적 기능 그리고 이것들이 결국 윗 단계의 특정 신경회로망 (neural circuit)을 어떻게 이루고 조절하는지 에 대한 complete mechanism을 밝혀내는 것입니다.
4. 소감
대학원 박사과정을 하다 보면 열심히 노력해도 뜻대로 결과가 안 나오고 좌절도 겪게 되는게 과학의 세계라고 생각합니다. 그리고 이런 점은 노력한 만큼 공부해서 성적이 보장되는 학부와는 가장 큰 차이점이라고 봅니다. 얼마나 더 열심히 하느냐의 문제도 중요하지만 벽에 부딪힐 때마다 어떻게 마인드 컨트롤을 하고 끈기 있게 그리고 ‘흥미’를 잃지 않고 끝까지 해낼 수 있느냐가 가장 중요하다고 봅니다. 일단 본인이 하는 연구에 ‘흥미’가 있어야 어떤 좌절이나 벽도 뛰어 넘고 싶다는 강력한 동기부여가 생긴다고 봅니다. 의무적으로가 아닌 언제든 본능적으로 논문들을 계속 찾아 읽어보게 되고 그 분야에 질리지 않고 재미를 느끼는지 안 느끼는지 스스로에 대해서 깊게 평가해보는 것이 과학의 세계로 가는 첫 단추라고 생각합니다.
5. 기타
연구실의 많은 분들의 도움과 교수님의 성원과 지도 덕분에 논문을 무사히 마무리 할 수 있었다고 생각합니다. 앞으로도 신경과학자로서 더 정진할 수 있도록 노력하겠습니다.
