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'스트레스 세포' 변화 초 단위 관찰···우울증 치료 기대

서성배 KAIST 교수 연구팀 CRF 세포 새 기능 관찰
CRF 세포 활성도 측정하기 위해 칼슘이미징 기술 적용
좌측부터 서성배 생명과학과 교수와 김진은 연구원(박사 과정)의 모습. <사진=KAIST 제공>좌측부터 서성배 생명과학과 교수와 김진은 연구원(박사 과정)의 모습. <사진=KAIST 제공>

KAIST(총장 신성철)는 서성배 생명과학과 교수 연구팀이 스트레스에 따른 몸의 반응을 조절하는 CRF 세포의 새로운 역할을 발견했다고 18일 밝혔다. 이번 연구는 우울증, 불안장애, 외상 후 스트레스 장애 등의 치료제 개발에도 새로운 단서가 될 전망이다.

심리적·물리적 스트레스로 인한 몸의 생리학적 반응을 조절하는 영역은 시상하부-뇌하수체-부신 축(HPA Axis)인데, 이 축을 조절하는 것이 부신피질 자극 호르몬 방출인자(CRF·Corticotropin Releasing Factor)다. 이러한 이유로 CRF는 '스트레스 세포'로 알려져 있다. 

연구팀은 부정적 판단을 유도하는 외부 자극이 발생할 때 CRF 세포가 활성화되고, 긍정적 자극이 있을 때 CRF 세포가 억제되는 현상을 초 단위로 측정하는 데 성공했다. 이번 연구로 확대된 CRF 세포의 역할을 확인해 낸 것이다. 

CRF 세포를 측정하려면 약 30분 단위로만 측정할 수 있었고, 쥐 등의 실험체를 부검해야만 호르몬의 변화를 파악할 수 있다는 한계가 있었다. 이에 따라 CRF 세포의 활성도가 스트레스성 자극, 특히 좋은 자극에 대해 초 단위로 어떻게 변화하는지 파악이 어려웠다.

연구팀은 김대수 KAIST 생명과학과 교수 연구팀과의 협력으로 빛을 이용해 특정 세포의 활성을 조절할 수 있는 광유전학을 적용하기도 했다. 

특히 연구팀은 뉴욕대와의 공동 연구를 통해 긍정·부정 감정의 판단을 유도하는 다양한 자극에 쥐를 노출해 세포의 반응성을 관찰했다. 이를 위해 생쥐 두뇌의 시상하부 영역의 CRF 세포의 활성도를 실시간으로 측정하는 칼슘이미징 기술 중 파이버포토메트리(fiverphotometry)를 적용했다. 

그 결과 생쥐를 물에 빠뜨리거나 날아오는 새를 모방한 시각적 자극, 천적의 오줌 냄새 등 위협적 외부 자극에 의해 부정적 감정을 느끼면 CRF가 빠르게 활성화되는 것을 확인했다. 반대로 긍정적 자극에 노출됐을 때 CRF 활성도가 억제되는 양방향성의 특징을 규명했다. 

이번 연구 결과는 CRF의 기존 기능을 넘어 CRF 세포가 다양한 감각적 자극에 대한 긍정·부정적 판단을 통해 적절한 행동 반응을 조절하는 역할을 할 수 있음을 시사한다. 김진은 연구원은 "시상하부에서 다양한 세포와 복잡하게 얽힌 CRF 세포의 활성도를 측정하기 위해 칼슘이미징이라는 새 기술을 도입함으로써 기존 기술의 한계를 극복했다"라며 "새 기술을 활용해 CRF의 역할을 넓혔다는데 의의가 있다"고 설명했다.  

이번 연구는 KAIST 신임교원 정착 연구비, KAIST 석·박사 모험연구 사업, 포스코 청암재단 포스코 사이언스 펠로우십의 지원을 통해 수행됐다. 연구 결과는 '네이처 뉴로사이언스' 4월호 22권에 게재됐다. 제1저자는 김진은 연구원(박사 과정)이다.

시상하부 CRF 세포의 양방향성의 활성도와 인비보 칼슘이미징모식도. <사진=KAIST 제공>시상하부 CRF 세포의 양방향성의 활성도와 인비보 칼슘이미징모식도. <사진=KAIST 제공>
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