연구분야(Current Research)

Neuronal cell signal analysis

신경세포의 신경 회로 및 신경 상호 조절을 이해하는데 필수적이면서 과학계에서 첨예하게 논란이 되고 있는 방향 특이성 신경절세포의 세포 기작을 이해하기 위해 이들 세포에 존재하는 특정 신경 화학 물질의 시냅스 패턴 및 신경 회로의 특성을 이해하는 것은 반드시 수행되어야 할 과제이며 그 중요성과 필요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다고 할 수 있다.
망막에는 외부 감각정보 중 방향을 인식하는 방향 특이성 신경절세포 (direction selective retinal ganglion cell; DS-RGCs)가 존재한다. 방향 특이성은 특정 선택방향 즉, “preferred” direction 에서는 움직임에 최상으로 반응하지만 반대방향 즉, “null” direction 으로의 물체의 움직임에 대해서는 거의 반응을 나타내지 않는 매우 특이한 형태의 세포기작이다.
현재 연구의 한 중심인 방향 특이성 신경절세포의 dendrite를 추적하고 이극세포 및 아마크라인 세포와 방향 특이성 신경절 세포의 시냅스 분석을 통해서 방향 특이성 조절 기작을 규명함으로써 시각의 폭넓은 이해를 연구한다.

Stem cell transplantation for treatment of eye disease

줄기세포(stem cell)는 신경세포(neuron)와 신경교세포(glial cell)로 분화할 수 있는 다분화(multipotent)세포로서, 자가재생(self-renewal)능력을 가지고 있다. 뇌와 망막에서 추출한 신경줄기 및 전구세포를 이용하여 안구의 초자체(viterous chamber)나 망막의 하부 공간(subretinal space)에 이식하여 이식된 줄기세포들은 망막에 결합되어 생존함을 보여준다. 이러한 연구결과를 토대로 신경줄기세포를 성장시켜나가면서, 신경줄기세포들을 유전공학적으로 조작하여 신경활성물질에 대한 유전자를 표현하도록 하여 이식 후에 신경세포의 생존과 재생을 높인다. 즉, 신경줄기세포들이 손상된 망막세포들의 회복을 촉진 시킬 수 있을 것이며 기존에 살아있는 신경세포들의 퇴행을 늦추거나 막을 수 있는 역할을 제공할 수 있을 것이다. 이렇게 사멸된 신경세포들을 대체하거나 회복을 촉진하게끔 도와주는 역할을 제공할 신경줄기세포 이식에 관한 연구는, 장차 시각장애를 치료하는데 실질적인 접근방식이 될 것이다. 신경줄기세포의 발달과 분화조절에 대한 기작을 파악하는 일과 신경줄기세포들이 녹내장 망막으로의 기능적 통합이 일어나는지를 연구하고 있다.

Functional architecture of neurons

Calcium은 생물체 내에서 필수적인 원소로 신경세포에서는 신호전달에 관련하여 그 중요성을 나타내고 있다. 이러한 calcium과 관련하여 calcium-binding proteins이 함께 작용을 하게 되는데, calcium-binding proteins(CBPs)은 calcium cell signaling pathway의 중요한 modulators로 여겨질 뿐만 아니라 뉴런에서의 subpopulation을 구분해주는 특별한 marker로 사용되어 지기도 한다. 많은 CBPs들 중에서도 calbindin-D28K, calretinin, parvalbumin은 망막연구에서 특별히 많이 이용되어지는데 이들을 공유하고 있는 세포 및 특정 신경전달물질, 수용체 특이 신경세포의 morphological types analysis, cell distribution, cell population 그리고 neural network 등의 분석을 통해 신경세포의 특성을 파악하고 이해하는데 주력하고 있다.

Protocol

Single cell injection -(fixed cell injection after immunocytochemistry)

Immunocytochemistry를 통해서 연구하고자 하는 단백질을 포함하는 세포를 염색을 한 후, single cell injection를 통해서 염색된 세포에 형광을 주입해서 세포의 cell body부터 axon, dendrite까지 세포의 전체적인 형태를 살펴보는 실험기법이다.

Immunocytochemistry

Immunocytochemistry(ICC)는 연구실에서 흔히 쓰이는 실험기술로써 세포 내에 존재하는 특정 단백질이나, 항원의 해부학적 위치의 존재를 항원-항체 반응을 통하여 찾아낸다. 또한 ICC 기술을 통해서 실험자는 목표로 하는 세포의 위치뿐만 아니라 형태적인 모양이나 정량, mosaic 파악을 가능하게 한다.

Perfusion

동물들의 뇌조직을 고정하기 위해서 시행하는 조직고정법이다. 동물을 호흡마취를 시킨 후 개복해서 심장으로 fix용액을 주입시키면 순환계를 통해 fix 용액이 온몸 순환을 하게되면서 고정화된 뇌조직을 얻을 수 있다.

Cell culture and Transplantation

동물 조직에서 얻은 망막 세포 또는 특정 기술을 이용하여 만들어진 세포들이 발현하는 단백질 및 세포 모양, 생장 분석을 본다. 또한 배양된 세포를 발달상 동물 또는 녹내장 모델 동물의 안구 내로 이식하여, 이식 후의 ICC를 통하여 세포 분화 양상 분석 및 치료법 개발을 위한 연구를 하고 있다.