믿을 수 없을 정도로 상세한 세포 지도는 차세대 치료법을 위한 길을 닦는 데 도움이 됩니다. 국제적인 과학자 팀이 인간 뇌와 인간이 아닌 영장류의 뇌의 유전적, 세포적, 구조적 구성을 지도화했습니다. 과학자들은 미국 국립보건원(National Institutes of Health)의 뇌 연구 발전 혁신 신경기술 프로그램(Brain Research Advancing Innovative Neurotechnologies Program)의 자금 지원을 통해 뇌 구조에 대한 더 깊은 이해를 얻고 있으며, 그 결과 뇌 기능 및 기능 장애의 세포 기반에 대한 더 깊은 이해가 이루어지며, 정신 장애 및 기타 뇌 질환 환자를 위한 차세대 정밀 치료법의 길을 닦고 있습니다.
연구자들은 인간과 인간이 아닌 영장류 뇌의 유전적, 세포적 구성을 지도화하여 뇌 기능에 대한 통찰력을 얻고 질병을 치료할 수 있는 가능성을 제공했습니다. 이번 연구는 총 24편의 논문을 발표한 BRAIN Initiative의 일환으로, 신경과학 분야의 획기적인 발전을 이룰 것으로 기대된다.
이러한 연구 결과는 "Science", "Science Advances" 및 "Science Translational Medicine" 잡지에 24개 논문 모음으로 게재되었습니다.
국립정신건강연구소(National Institute of Mental Health) 소장인 조슈아 A. 고든(Joshua A. Gordon) 박사는 “뇌 세포 지도 작성은 이 중요한 기관이 건강과 질병에 어떻게 작용하는지 이해하는 데 중요한 단계입니다.”라고 말했습니다. "인간과 비인간 영장류 뇌의 새로운 상세한 세포 지도는 뇌 질환과 관련된 특정 뇌 세포와 뇌 회로를 표적으로 삼는 새로운 치료법을 설계하기 위한 기초를 제공합니다."
주요 결과 및 통찰력
BRAIN Initiative Cell Census Network(BICCN) 논문의 최신 컬렉션에서는 24개의 논문이 인간 뇌와 인간이 아닌 영장류의 뇌 세포의 비정상적으로 복잡한 다양성을 자세히 설명합니다. 이 연구는 인간과 비인간 영장류의 뇌에서 세포가 조직되고 유전자가 조절되는 방식의 유사점과 차이점을 밝혀냈습니다. 예를 들어, 컬렉션에 포함된 3개의 논문은 처음으로 성인 인간 뇌의 세포 지도를 제안하고 뇌의 전사 및 후성유전체 지도를 작성했습니다. 전사체는 단백질 및 기타 세포 제품을 만드는 지침을 포함하는 세포 내 유전자 판독의 완전한 모음입니다. 후성유전체는 세포의 유전 정보가 표현되는 방식을 변화시키는 세포의 DNA와 염색체의 화학적 변형을 의미합니다.
또 다른 논문에서는 인간 두뇌와 인간이 아닌 여러 영장류(침팬지, 고릴라, 마카크, 마모셋)의 세포적, 분자적 특성을 비교한 결과, 인간과 인간이 아닌 영장류의 피질 세포의 유형, 비율, 공간적 구성에서 분명한 유사성이 밝혀졌습니다. 다양한 종에 걸쳐 대뇌 피질 세포의 유전자 발현에 대한 연구에 따르면 인간 계통 전반에 걸쳐 유전자 발현의 상대적으로 작은 변화가 신경 연결 및 시냅스 기능의 변화로 이어져 인간의 뇌를 더욱 가소성으로 만들고 인간 뇌의 적응, 학습 및 변화 능력을 뒷받침하는 것으로 나타났습니다.
마모셋의 다양한 뇌 영역에서 세포가 어떻게 변하는지 탐구하는 연구에서 성체 뇌의 세포 특성과 발달 과정에서 해당 세포의 특성 사이의 연관성이 발견되었습니다. 이러한 연관성은 발달 프로그램이 세포가 형성되고 성인기까지 유지되면서 세포에 내장되어 있으며, 성인기에 관찰할 수 있는 세포 특성 중 일부가 생애 초기에 유래할 수 있음을 시사합니다. 이번 발견은 전 생애에 걸쳐 뇌 발달과 기능에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다.
신피질의 가장 바깥층에 있는 뉴런의 해부학적 구조와 생리학을 조사한 결과 인간과 쥐의 뇌 사이에 차이가 있음이 밝혀졌습니다. 이는 이 영역이 진화의 핫스팟일 수 있으며 인간의 변화는 인간의 더 복잡한 뇌 회로를 조절하기 위한 더 높은 요구 사항을 반영한다는 것을 시사합니다.
BICCN은 뇌의 세포 구성을 이해하려는 선구적인 노력입니다. 핵심 목표는 뇌 세포의 포괄적인 목록(뇌 세포의 위치, 발달 방법, 협력 방법 및 활동 조절 방법)을 구축하여 뇌 질환이 어떻게 발생하고 진행되며 최선의 치료를 받는지 더 잘 이해하는 것입니다.
NIH 두뇌 프로그램 책임자인 John Ngai 박사는 “이 일련의 연구는 세포 수준에서 인간 두뇌의 복잡성을 밝혀낸 획기적인 성과입니다.”라고 말했습니다. "BICCN을 통해 구축된 과학적 협력은 이 분야를 기하급수적인 속도로 발전시키고 있습니다. 진행 상황과 가능성은 그야말로 놀랍습니다."
본 논문에서 초점을 맞춘 인간 및 비인간 영장류 뇌의 뇌 세포 유형 인구 조사는 미래의 뇌 치료법 개발을 향한 중요한 단계입니다. 이러한 발견은 또한 BRAIN Initiative Cell Atlas Network의 토대를 마련했습니다. BRAIN 이니셔티브 셀 아틀라스 네트워크(BRAIN Initiative Cell Atlas Network)는 두 개의 다른 대규모 프로젝트인 BRAIN Initiative Connectivity Across Scales와 Armamentarium for Precision Brain Cell Access를 결합한 혁신적인 프로젝트입니다. 이 프로젝트는 행동을 지배하고 인간 뇌 질환 치료에 대한 새로운 접근 방식을 알려주는 회로의 기본 원칙을 밝히고 신경 과학 연구에 혁명을 일으키는 것을 목표로 합니다.