뇌신경세포의 형성 및 이동기작연구

본 연구실은 신경전구체의 분화 기전을 분석하고, 신경세포의 형성 및 이동 메커니즘을 밝히기 위한 연구를 진행한다. 궁극적으로는 인간에서 뇌의 주름을 형성하는 메커니즘을 발견하고, 대뇌 피질을 구성하는 신경세포의 이동 기전을 밝히는 것이 목표이다.

뇌발생과정에서 신경전구세포는 신경세포와 같은 다양한 세포들로 분화되며, 본 연구실은 이러한 과정에서 신경 발생 관련 인자의 역할에 집중하여 연구를 수행한다. 구체적으로 닭, 마우스 배아에서 신경 발생 관련인자들을 억제 또는 과발현시켜 신경전구세포의 분화 기전을 연구한다. 종간비교분석을 통한 인간 뇌발달이해를 바탕으로 궁극적으로 인간 고유의 고차원적 사고와 근간을 규명하고자 한다.

대뇌피질은 수많은 신경세포들로 구성되어 있으며 이러한 신경세포들은 정확한 위치로 이동해야 한다. 본 연구실에서는 신경세포가 어떠한 기전을 통해 대뇌피질에서 정확한 위치로 이동되는지 연구하며, 특히 자궁내 전기청공법과 같은 특수한 실험 기법을 통해 신경세포의 이동에 미치는 분자기전을 밝히기 위해 다양한 분자들을 타겟하고 있다.

운동신경 특화과정과 운동회로 형성의 이해

초기 신경 발생 과정 동안 척수 내에는 다양한 종류의 신경세포가 생성되고 회로를 형성한다. 척수 내에 존재하는 운동신경 전구세포는 부위별 다양한 조합의 전사인자를 발현하여 다양한 종류의 운동신경의 생성 및 분화가 촉진된다. 이들 운동신경은 각각의 표적 근육에 축삭 돌기를 타겟팅하여 신경근접합부를 형성하고, 근시냅스 말단에서 신경전달물질인 아세틸콜린을 분비하여 골격근의 수축을 촉진하여 우리 몸의 움직임을 조절한다.

본 연구진은 발생 과정 동안 운동신경의 생성 및 분화에 관여하는 전사인자의 유전자 발현 조절 기작을 규명하고 운동신경 분화 및 신경근접합부의 형성 과정을 연구한다. 근육의 움직임을 조절하는 다양한 종류의 운동신경의 생성 및 분화를 확인하고 다양한 시기에서 신경근접합부 형성을 확인한다. 또한, 여러 운동신경 관련 유전자를 조절하는 전사인자를 암호화하는 유전자 결핍 동물 모델에서 근육 운동의 결함을 행동학적으로 분석하여, 운동신경 특이적 전사인자의 기능 및 동작 제어 .

감각신경 특화과정과 감각회로 형성의 이해

감각신경은 온도, 통증, 촉각, 자기수용감각 등의 다양한 외부의 변화를 받아들여 신경계에 전달하는 역할을 수행한다. 감각신경이 우리 몸에서 제대로 기능을 하지 못하는 경우, 통각과민증과 같은 감각과잉이나 통증 무감각증과 같은 감각저하 등의 감각 이상이 발생한다. 본 실험실에서는 이러한 다양한 감각을 담당하는 감각신경의 생성 및 분화에 관여하는 기작을 유전적인 레벨에서 연구하고, 감각신경이 적절한 타겟으로 연결되어 기능을 수행할 수 있는 연결성 연구, 이러한 기작들에 문제가 생겼을 때 유발되는 감각 이상 증상 등을 연구한다.

본 실험실에서는 많은 감각신경의 마커들을 사용하여, 자기수용 감각신경, 촉각 감각신경, 통각 감각 신경 등의 발생 및 분화가 정상적으로 이루어지는지 조직 레벨에서 확인한다. 또한, 양방향으로 축삭을 뻗어가는 감각신경의 특성을 중심으로, 감각신경이 척수와 타겟 조직으로 정확히 연결되는지 확인한다. 그리고, 감각신경의 다양성과 기능 수행에 관여하는 중요한 유전자들을 찾기 위해 단일세포에서의 RNA-seq을 수행하고 분석하여 유전적인 조절 기작을 확인한다. 더 나아가, 다양한 감각 기능을 확인할 수 있는 행동실험을 수행하여, 실제로 감각 이상이 유발되는지 확인하는 실험을 수행할 수 있다. .

다양한 전사체 데이터 분석을 통한 신경계 형성 후보 유전자 발굴

신경세포에서의 바이오 인포메틱스는 뇌, 척수 등의 다양한 신경세포 데이터 셋을 활용하여 유전자의 조절인자들을 규명하고 특정 유전자들의 발현과 패턴을 분석하는 방법으로 이용하고 있다.