빛의 힘을 이용해 뇌세포를 활성화
로체스터 대학 연구원들은 BL-OG 또는 생물발광 광유전학을 사용하여 뇌의 뉴런을 활성화하는 비침습적 방법을 시연했습니다. 뇌 활성화를 조절하는 능력은 파킨슨병 및 기타 신경 질환을 치료하는 데 사용되는 심부 뇌 자극과 같은 침습적 시술을 변형할 수 있습니다.
이 새로운 기술의 장점은 뇌에 이식된 장치를 사용하지 않고도 물리적인 빛을 전달하여 뇌를 활성화할 수 있다는 것입니다. 이는 델몬트 신경과학 연구소의 뇌 및 인지 과학 조교수이자 NeuroImage 저널에 게재된 연구의 수석 저자인 마누엘 고메즈-라미레즈의 말입니다.
"BL-OG는 뇌의 신경 회로를 비침습적으로 분리하는 이상적인 방법입니다." 연구의 첫 번째 저자이자 Gomez-Ramirez가 이끄는 Haptics Lab의 관리자인 Emily Murphy가 말했습니다. "아직도 건강한 뇌가 어떻게 기능하는지 이해하는 데 도움이 될 특정 뇌 영역과 신경 세포 유형의 구조와 기능에 대해 알아야 할 것이 너무 많습니다."
스위치 없이 전등을 켜는 방법
뇌에 빛을 켜기 위해 연구자들은 몇 가지 도구가 필요합니다. 첫 번째는 광유전학으로, 빛을 사용하여 뇌의 세포를 활성화하거나 비활성화하는 확립된 연구 기술입니다. 두 번째 도구는 생물발광으로, 반딧불이에게 빛을 내는 것과 동일한 화학 반응으로, 광유전학이 작동하는 데 필요한 빛을 제공합니다.
이러한 도구를 결합하면 BL-OG에 필요한 재료가 생성됩니다. 하지만 BL-OG가 작동하려면 여전히 빛을 "켜는" 무언가가 필요합니다. 유기 물질 루시페린은 생물 발광과 결합하면 절개 없이 광유전학을 활성화하고 뇌의 세포 반응을 조절하는 빛을 생성합니다. Gomez-Ramirez의 이전 연구에서는 화학 물질 루시페린이 신체에 무해하다는 것이 밝혀졌습니다.
햅틱스 랩의 연구원들은 이 조합을 테스트했습니다. 그들은 BL-OG를 생쥐의 미리 결정된 뇌 영역에 넣었습니다. 그런 다음 그들은 동물의 꼬리에 있는 정맥을 통해 루시페린을 주입하여 뇌의 표적 세포를 활성화했습니다. 그들은 BL-OG 효과가 뇌에서 빠르게 발생하지만 이러한 효과는 동물의 루시페린 복용량을 조절하여 제어할 수 있다는 것을 발견했습니다.
'미세 조정' 생물 발광 광 유전학
"이 기술의 장점은 케이블 없이 뇌 활성화를 만들 수 있다는 것입니다. 비침습적 방법이기 때문에 감염 및 기타 문제가 발생할 위험이 적습니다." 고메즈-라미레즈가 말했습니다. "연구실에서, 그리고 잠재적으로 병원에서 이 기술을 표준화하려면 이를 사용하는 데 필요한 모든 중요한 매개변수를 매핑하는 것이 중요합니다. 이 최신 연구 결과를 통해 이제 필요와 요구 사항에 따라 BL-OG의 원하는 효과를 미세 조정할 수 있습니다."
연구자들은 또한 생물발광 활동을 통해 BL-OG의 신경 조절 효과를 추적할 수 있었는데, 이는 이 방법의 또 다른 잠재적 특징으로 뇌가 작동하는 방식에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.
알프레드 P. 슬로안 재단이 이 연구를 지원했습니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241003145454.htm
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