| 초록 |
○ 연구기관 간 협력을 통한 뇌 융합 연구 □ 사업 배경 및 사업 목표 - 차세대 핵심적 연구 분야인 뇌 연구를 통한 사회혁신과 경제성장을 위한 관심이 높아진 시점에서, 국책 뇌연구 3개 기관의 연구자들의 강점을 바탕으로 새로운 융합 과제를 발굴하여 추진하고자 함 - 또한 기초-응용-실용화 기반 융합 연구의 토대를 마련하고 교류를 통한 성과 창출의 효율성을 증대하고자 함 2018 ￮ 교세포의 물리적 자극 시스템 구축 및 전사체 분석 기술 확립 ￮ 사회성 결핍행동 동물모델 구축 및 분자-회로-네트워크 기반 기술 확립 ￮ 고위 인지 기능 연구 행동 패러다임 개발 2019 ￮ 교세포 활성에 따른 혈관내피세포 활성 조절 인자 발굴 및 검증 ￮ 타겟 유전자 발굴 및 조절을 통한 네트워크-행동 변화 측정 및 회로 규명 ￮ 고위 인지 기능 담당 영역 발굴 및 신경 활성 측정 ￮ 타우응집 및 확산 모니터링 시스템 구축 및 광유전학적 조절기술 개발 ￮ 불쾌감 형성 및 인지 기능에의 영향 관련 뇌 회로 확인 및 모델화 ￮ 생쥐 공감행동 조절의 유전자 발굴 및 신호전달체계 규명 2020 ￮ 동물모델에서 활성 조절 기전 규명 및 신경조율기술 적용 ￮ input-out 회로 조절을 통한 행동 변화 측정 및 통합 네트워크 규명 ￮ 고위 인지 기능 조절 및 정보 처리 기전 이해 ￮ 타우 병리 모델에서 신규 조절인자 역할 검증 및 광유전학적 조절기술 유효성 검증 ￮ 불쾌감과 자극/행동 사이의 일반적인 원리와 메커니즘 규명 ￮ 행동조절 유전자들의 기전 검증 및 공감/사회성 질환 치료 후보물질 발굴 □ 연구 결과 제1세부: 신경계 가소성 유발을 위한 초음파 신경조율술 개발을 수행하였으며 생리학적 활성기전 연구를 동물실험 단계까지 진행함. 성상세포에서 물채널의 활성을 통한 혈류량 변화의 조건도 확립하여 기전연구를 진행중임. 또한 기술적 측면에서 신경활성에 따른 주변세포의 유전자를 번역체 수준에서 분석할 수 있는 시스템을 확립하였고, 관련된 유전자를 단백질 및 단항체로 제작할 수 있는 기술을 확립 제2세부: 고삐핵 중심의 세포타입별 이미징 기법을 최적화하였으며, 내측고삐핵-대뇌각간핵의 회로활성이 사회성 행동 조절에 중요하게 작용함을 밝혔고, 도파민수용체보다는 세로토닌 수용체가주요한 분자마커로 신규 확인됨. 제3세부: 고위 뇌인지 기능의 신경 기전 연구, 통계적인 정보 처리가 필요한 평균 표상, 과제 확률규칙 학습 및 충동적 정보 처리 (통계 정보 처리 이상) 과정을 연구할 수 있는 행동 패러다임을 확립하고 통계 정보 처리의 행동학, 신경계산학, 유전학적 기전을 규명함. 제4세부: 타우병증 확산 조절인자 및 억제 유전자를 동정하였고 세포모델에서 기능을 확인함. 또한 in vivo 타우 확산 모델을 성공적으로 구축하고 세포모델에서 동정한 인자에 의한 영향 평가가진행중임. 더불어, in vivo 칼슘 조절 및 억제인자를 선택적으로 조절할 수 있는 광유전학 기술을개발하였음 제5세부: 최적화시킨 동물행동 패러다임 동안 전기생리학, 광유전학 등을 활용하여 감각입력, 후두정피질의 활동 등이 불쾌감 형성에 미치는 영향을 확인하였고, 사람의 뇌영상 분석 파이프라인을 구성하여 불쾌감의 바이오마커 설정의 토대를 마련함. 이러한 결과의 정성적 해석을 반영한 계산뇌과학적 모델을 통해 보상-불쾌감 사이의 상호작용을 확인함. 제6세부: 고등 인지 행동인 공감능력에 대한 동물 모델 연구를 기반으로 행동을 조절하는 핵심 뇌영역의 분자세포 신호기전을 이해하는 기초 연구 결과를 확보하였음. 관찰공포를 조절하는 핵심뇌 영역 전대상피질의 전사체 데이터를 생산하였고 다중 오믹스 통합적 분석방법을 새로 확립하여 행동에 의한 유전자 발현 양상의 차이를 성공적으로 규명하고 신뢰성이 가장 높은 표적 유전자 1종을 동정하였음. 발굴된 조절 유전자의 동물모델 제작과 발현 바이러스 실험을 통하여 뇌신경 조절기전을 연구하고 있으며, 대규모 유전자 스크리닝 플랫폼을 구축하여 표적유전자와 관련된 유전자들의 활성을 조절하는 신규 화합물을 발굴할 예정임 (출처 : 요약 2p) ○ 치매국책연구단 협력연구 □ 사업 배경 및 사업 목표 ◦ 치매 원인의 70%이상을 차지하는 알츠하이머병은 무증상·전조증상·알츠하이머성 치매의 세가지 단계로 나눌 수 있으며, 치매 단계에서 많은 약물 및 임상시험에도 불구하고 치료효과를 보이지 않으므로 무증상·전조증상 단계에서의 병인 연구와 바이오마커 발굴이 필요함. ◦ 무증상 AD 환자 조기진단을 용이하게 하기 위해선, 무증상 단계부터 변화를 보이는 저침습, 정확성을 갖춘 바이오마커 발굴이 필요함. 본 연구를 통해서, 정확히 진단된 알츠하이머병 전주기에 대한 빅데이터 구축과 추적연구를 실시하고, AD 전주기에 대한 오믹스 데이터 및 마커 후보군에 대한 생물학적 변화 표준화를 제시하고자 함. 또한, 치매 발병 기전 연구, 치료 타깃 발굴 및 뇌자극/약재 기반의 치료기술 방향도 제시하고자 함. □ 연구 결과 ◦ 치매 전주기 신규 및 추적 대상자 모집 및 정밀의학 기반 바이오·의료 데이터 획득 - 정밀의학 기반 검사를 통한 무증상 및 전조증상 AD 확보 및 치매 바이오·의료 데이터 수집 - 무증상 및 전조증상 AD에 대한 추적연구 및 정밀의학 기반 데이터 수집 ◦ 정밀의학 기반 다중 데이터 분석 및 연관성 분석 - 아밀로이드 PET영상에서 SUVr 값 분석 및 뇌척수 바이오마커 분석 - 다중 데이터를 활용한 치매발병, 아밀로이드 축적, 대뇌위축에 연관성 있는 유전인자 규명 ◦ 병원기반 알츠하이머병 임상데이터 수집 - 병원기반 AD 전주기 연구대상자 모집 및 아밀로이드 PET, 뇌척수액 및 혈액 검체 획득 및 분석 ◦ 알츠하이머 치매 전주기 혈액 엑소좀의 정량 분석법 고도화 (진행중) - 혈액 엑소좀의 막단백질 고순도 분리법 및 TMT 정량 분석 ◦ 알츠하이머 치매 인지보호능 유전자 인터액톰 및 마우스 모델 제작, 행동분석 - Prdm4 유전자 인터액톰, 발현억제 AAV 및 마우스 모델 제작, 행동분석 ◦ 시냅스 손상 및 타우 변형 관련 FDA 약물 라이브러리 검색 - 약물에 의한 시냅스 손상, 타우 변형 억제 및 알츠하이머 치매 마우스 모델 행동 평가 ◦ 알츠하이머 마우스 모델을 통한 알츠하이머성 치매 특이적 단백질 인산화현상 분석 연구를 통해 총 53개의 종간 상동성이 있는 알츠하이머성 특이적 인산화 위치들을 확인하고 관련 기전들을 밝힘. ◦ 초음파, 전기, 빛을 이용한 뇌 자극 시스템을 구축하고 뇌 기능 연결맵 알고리즘을 확정하였으며 정상 모델로부터 뇌 자극에 따른 뇌 기능 연결맵의 변화를 관찰하고 치매 모델과의 비교를 시도함. ◦ 인지기능 저하를 예방 및 개선할 수 있는 한의학 기반 기술 개발 연구 - 인지기능 개선 한의학 치료기술 개발을 위해, BACE1 inhibitor로 작용하는 천연물 후보물질 선정 및 세포 기반 실험을 통해 유효소재를 발굴하여 한의 기술의 실험모델 적용 연구 및 효능 관찰 - 치매유사-인지장애 모델 구축, 행동지표 프로토콜 확립 및 한의약 추출물 효능 제시 (출처 : 요약 55p) |
