뇌 안의 전등 스위치

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-01-21

뇌 속의 개개의 신경 세포들을 활성, 비활성화하는 것은 신경과학자들에게 뇌가 어떻게 작동하는지 더 잘 이해하는데 도움을 줄 수 있다. 스위스 프라이부르크(Freiburg) 와 바젤(Basel)의 과학자들은 특정 신경세포를 빛으로 자극하여 조절하고 동시에 전기적 활성을 측정하여 유전학적으로 바꿀 수 있는 임플란트를 개발했다. 이 기발한 일석 삼조의 도구는 신경 생명공학에서 완전 새로운 실험들을 할 수 있게 해주고 프라이부르크의 새로운 우수한 뇌 연결-뇌 도구 클러스터 (Cluster of Excellence BrainLinks-BrainTools)에서도 실험할 수 있다. Birthe Rubehn과 마이크로시스템 공학과 (Department of Microsystems Engineering, IMTEK)의 동료와 프라이부르크 대학의 번스타인 센터 (Bernstein Center of the University of Freiburg)와 바젤의 프레드리히 미셰르 연구소 (Friedrich MIescher Institute for Biomedical Research)는 그들의 임플란트의 견본을 저널, Lab on a Chip 에 제목 "광유전학을 위한 고분자 기반 신경 마이크로 임플란트: 설계 및 첫 생체 내 연구“ (A polymer-based neural microimplant for optogenetic applications: design and the first in vivo study)로 발표하였다. 그들은 쥐에게 임플란트 했을 때 성공적이었다고 했으며, 연구팀은 레이저 빛 펄스를 조절하여 뇌신경 세포의 활성에 영향을 줄 수 있었다. 연구팀이 다른 색깔을 비추어 신경 세포에 혁신적인 유전적 기술을 사용하여 세포들의 활성을 바꿨다. 광유전학 (Optogenetics)에서 어떤 종류의 조류 (algae)의 유전자를 마우스와 같은 다른 생물체의 유전체 안에 끼워 넣는다. 그 유전자들이 신경 세포 멤브레인에 전기적으로 하전된 입자들이 광-민감 공극 안에 끼워지게 한다. 이런 것들이 신경과학자들로 하여금 세포의 전기적 활성을 조절할 수 있게 한다. 그러나 프라이부르크와 바젤에서 온 새로운 임플란트만 이 원리를 실행할 수 있다. 이 장치의 탐침은 4분의 1 밀리미터 폭과 0.1 밀리미터 두께로 신경 시스템에 임플란트되어도 안전성이 입증된 특수한 플라스틱인 고분자 위에 만들어졌다. 지금까지 개발된 프로브와는 달리 이것은 유전자 조작을 위해 필요한 물질을 주사할 수 있고, 신경 세포를 자극할 빛을 방출할 수 있고, 동시에 다양한 전기적 접점을 이용하여 효과들을 측정할 수 있다. 연속적인 생산을 위한 기술 최적화뿐 아니라 연구자들은 크기도 훨씬 작고 시간이 경과함에 따라 주입 채널이 녹는 두 번째 버전을 개발하기를 원하고 있다. [그림] 전기적 신호 측정을 위한 백금 전극을 가진 고분자 기반 신경 탐침, 사각형 입구를 가진 용액 주입 채널, 광학 자극을 위한 도파관 (이미지: IMTEK, 프라이부르크 대학) brain.jpg http://www.nanowerk.com/news2/newsid=28537.php