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제브라피시를 연구하는 국립보건연구원(NIH)의 과학자들은 뇌를 질병이나 해로운 물질로부터 보호하는 세포들이 이전 생각과 달리 면역세포에서 온 것이 아니라 순환계 내벽세포에서 기인한 것임을 발견했다. 이 기본적인 과학적 발견은 뇌 기능이 노화에 따라 저하되는 것과 HIV가 뇌세포에 감염되는 방식을 이해하는데 도움을 줄 수 있다. eLife 온라인판에 게재된 이 연구는 NIH의 유니스 케네디 쉬리버 아동 건강 및 인간 발달 연구소(NICHD)와 국립 인간 유전체 연구소, 일본 유전연구소가 공동으로 수행한 것이다. 혈액-뇌 장벽은 뇌혈관에 혈액을 공급하는 세포층이다. 내피세포(endothelium)로 알려진 내부 세포층은 신체의 모든 혈관에 존재한다. 뇌혈관 안에서 내피세포와 다른 인접세포는 빽빽한 장벽을 형성하여 독이나 미생물이 뇌로 침입하는 것을 방지한다. 이 장벽의 기능이 완벽하게 이해되지는 않았지만 뇌표면의 혈관을 덮고 있는 특별한 세포가 보호 기능을 제공하는 것으로 생각된다. 이 세포는 보초처럼 활동하여 독, 세포 폐기물, 미생물을 삼켜버리고 소포라고 불리는 구형 구조물로 감싼다. 이 보초 세포들을 형광성 과립 상피세포(perithelial cell)라고도 부르는데 소포에 빛을 조사하면 노란색으로 반짝이기 때문이다. 이번 연구에서 과학자들은 형광성 과립 상피세포(FGP)가 제브라피시의 뇌표면에 존재하고 있고 이전 생각과 달리 면역세포가 아니라 내피세포 자체에서 기인한 것을 발견했다. FGP는 다양한 뇌질환 및 상태에서 중요한 작용을 하는 것으로 생각된다. 이 세포는 HIV의 뇌감염에 있어 주요 진입점으로 보인다. 노화에 따라 인지기능이 감소하는 것도 FGP의 청소기능이 저하된 것과 관련이 있다. FGP의 기능을 더 이해한다면, 치매와 기타 상태도 더 잘 알 수 있게 될 것이라고 브렌트 와인스타인이 말했다. 와인스타인의 실험실은 혈액 및 림프계가 어떻게 발달하는지 이해하기 위해 제브라피시를 연구하고 있다. 이 물고기의 치어는 투명하기 때문에 광학 현미경으로 순환계의 발달을 관찰할 수 있다. 연구팀은 혈관과 림프계의 내피세포를 녹색으로 바꾸는 단백질 유전자를 삽입했다. 그 결과 제브라피시 배아의 림프계는 물론이고 뇌에서도 녹색 세포를 관찰할 수 있었다. 이 과정을 면밀하게 조사한 연구팀은 그 세포가 동일한 FGP임을 알아냈다. 같은 녹색을 가지고 있기 때문에 이 세포가 내피세포에서 발생한 것임이 분명했다. 지금까지 FGP는 면역세포의 일종인 대식세포에서 기인한 것으로 생각했다. 이 발견을 검증하기 위한 추가 실험으로 DNA 분석이 수행되었다. 이 세포들은 대식세포나 다른 면역세포가 아니라 림프계에서 발견되는 내피세포와 가장 근접한 것으로 나타났다. 또 다른 실험에서는 혈관과 림프계를 형성하는 세포에 녹색 형광 단백질을 삽입했다. 연구팀은 시간 경과 촬영 기법을 이용하여 FGP가 혈관의 내피세포에서 발생하는 것을 확인했다. 제브라피시의 녹색 형광 내피 유전자가 성숙함에 따라 뇌 표면에서도 녹색 FGP가 형성되는 것을 관찰하여 내피세포에서 기인한 것임을 검증했다. 연구팀은 FGP가 혈관 및 혈액-뇌 장벽과 어떤 상호작용을 하는지 더 연구하고자 한다. 포유류와 달리 배아 상태의 제브라피시는 발달과정을 현미경으로 관찰할 수 있기 때문에 FGP가 뇌를 보호하는 역할을 연구하는 쉬운 방법을 제공한다. 발달과정을 관찰하여 각 기관 및 세포의 기원을 파악함으로써 각종 뇌 질환 및 면역 질환을 이해하려는 노력을 보여주고 있다. |
