|
내용 :
|
|
최근 미국 샌디에고 캘리포니아 주립대(University of California, San Diego, UCSD)의 생물학자들이 생물체에 존재하는 각 세포들의 유전자 활성을 보여줄 수 있는 새로운 시각화 기술을 개발하여 8월 6일자 사이언스(Science)지에 발표하였다. 이 기술은 밝은 형광물질을 이용한 것으로, 발생 생물학자들에게 큰 도움이 될 뿐만 아니라, 종양의 초기 혹은 진행단계를 연구하는데 새로운 정보를 제공해 줄 것으로 기대된다.
생물체는 발생기간 동안, 유전자들이 특정세포에서 어떻게 조합되어 활성화되는지에 따라 세포의 운명 – 어떤 종류의 세포가 될지?- 이 결정되게 된다. 이 진보된 기술은 동일한 한 세포 내에서 여러 개의 유전자들의 활성을 동시에 시각화시킬 수 있는 세계 최초의 기술로서, 유전자가 세포 내에서 어떻게 활성화되는지를 정량 가능케 할 뿐만 아니라, 심지어 생물체의 유전적 구성을 추측할 수 있게 한다.
“이 기술은 우리의 초파리 발생 연구를 가속화 시켰을 뿐만 아니라, 다른 많은 잠재적 응용 가능성을 가지고 있다. 예를 들어, 이것은 어떠한 유전자가 언제 발현되는지를 보여줌으로써, 종양이 어떻게 발생하고 진행되는지를 밝히는데 이용될 수 있다. 암을 연구하는 연구자들은 이 정보를 이용하여, 종양이 초기의 유전자 발현 패턴에서 어떻게 공격적으로 바뀌는지 예측할 수 있게 된다.” 고 UCSD의 생물학 교수이자, 이번 연구를 이끈 에탄 비어(Ethan Bier) 교수는 말한다. 또한 이 논문의 주저자이자 비어와 맥기니스 교수 연구실의 연구원인 데이브 코스만(Dave Kosman)은 “앞으로 실현될 줄기세포 치료법의 놀라운 의료적인 잠재성을 위해, 세포 운명의 결정과정은 반드시 밝혀져야 한다.”고 말했다.
‘다중표지법’으로 불리는 이 기술은, 형광물질이 결합된 RNA 표지가 유전자 발현 신호를 이용하는 것이다. 한 유전자가 발현될 때에는 RNA 분자(유전자 전사정보)들이 생성된다. 연구자들은 유전자 전사산물에 상보적인 형광물질이 표지된 RNA 분자를 고안하여, 유전자 발현에 의한 RNA에 벨크로(Velcro, 일종의 접착테이프)처럼 결합시킨다. 그 결과, 형광표지는 RNA 분자의 존재유무와 그 위치를 표시하게 되는 것이다.
“다중표지법은, 지금까지는 발견되지 않았던 마이크로-RNA 유전자(micro-RNA genes)의 활성패턴을 직접적으로 측정할 수 있게 한다. 마이크로-RNA는 발생과정에서 중요한 것으로 알려졌었다. 하지만, 이것이야 말로, 이 유전자들이 배아형성을 조절한다는 것을 보여주는 최초의 증거이다.”라고 이 연구의 주요 협력자이자 UCSD의 생물학 교수인 윌리엄 맥기니스(William McGinnis) 교수는 말한다.
여러 가지 색깔의 형광분자들은 동일한 세포 내에 존재하는 서로 다른 유전자들의 전사정보를 구별하는데 사용될 수 있다. 각각의 형광색은 따로 분리되어 정량적으로 측정될 수 있기 때문에, 비록 한 유전자의 활성도가 다른 유전자 보다 높다 할지라도 각각의 구별이 가능하다. 비어 교수는 “현미경을 사용하여 형광을 측정하면, 그 빛이 무지개처럼 분산되고, 각 색깔들은 분리된 채널을 통해 읽혀지게 된다. 만약 빛의90%가 파란색이고, 10%가 노란색이라면, 육안으로는 파란색으로 보이지만, 현미경은 존재하는 각 색깔들을 검출해 낼 수 있다.”고 설명한다.
비어 교수에 따르면, 다중표지법은 현재 발생 생물학자들이 사용하고 있는 연구 도구와 최근 보편화되고 있는, 한번에 수백개의 유전자 전사정보(위치정보는 제외한)를 동정할 수 있는 유전자 칩 사이의 격차를 좁힐 수 있으며, 동시에 최대 3개의 유전자 전사정보까지(만약 그들이 동일한 세포에 존재하지 않는다 해도) 그 발현위치와 실체를 밝혀낼 수 있다. 지금까지 연구원들은 다중표지법으로 동시에 7개의 유전자까지 그 활성을 시각화 할 수 있었다. 그러나, 그들은 50개의 유전자까지 가능할 것이라고 예측하고 있다.
새롭게 개발된, 초강력 형광분자들이 이 다중표지 기술의 개발을 가능케 하였다. 사용된 형광분자들은 Molecular Probes 사로부터 제공된 것이며, 그 회사의 연구진 또한 USCD의 연구개발에 협력하였다. 형광분자를 유전자 전사정보에 상보적인 RNA에 결합시키는 효과적인 방법 개발과 전체 표지과정의 완벽한 실행은 이 기술 개발의 핵심이었다.
“지금까지 유전자 전사산물의 시각화는 과학이라기 보다는 예술에 가까웠다. 그동안 많은 시행착오가 있었지만, 우리는 단일세포에서 유전자 활성의 분자 지도를 만들 수 있는 강력하고 신뢰할 수 있는 기술을 개발하게 되었다.” 비어 교수는 다중표지법과 유전자 활성을 시각화 하는 기존의 기술과의 비교로 밝혀진 차이가, 하늘의 별을 망원경으로 봤을 때와 쌍안경으로 봤을 때의 차이와 같다고 말한다. 연구진들은 초파리 배아연구에서 이 기술을 상
|
