한국에 매료된 KIST 해외 석학, 뇌활동 보여주는 센서 개발 쾌거

특정 세포가 서로 신호를 주고받을 때 쓰는 전기신호와 산성도(pH) 변화를 동시에 파악할 수 있는 센서가 나왔다. 파킨슨병 등 뇌질환의 원인 규명에 중요한 역할을 할 것으로 전망된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 6일 "브래들리 베이커 책임연구원팀이 세포막에서 수소 이온을 통과시키는 '통로' 역할을 하는 단백질에 형광빛을 내는 단백질을 달아 신경세포의 전기 신호와 산성도가 변할 때마다 빛 신호를 내는 단백질 센서를 개발했다"고 밝혔다.
이번 센서는 단백질로 만들어져 유전자를 변형하면 세포에 생겨난다. 연구팀은 실제 사람 세포에 이 센서를 만들어 본 결과 전기 신호와 함께 산성도의 변화도 효과적으로 잡아내는 것을 확인했다.
KIST는 센서에서 얻은 신호의 결과가 마치 파도가 치는 형상처럼 보여 센서의 이름을 '파도'(Pado)로 정했다고 설명했다.

또 세포 하나뿐 아니라 이 세포와 연결된 주위 세포의 신호까지도 모두 포착했다. 이는 신경세포와 심장세포, 신장세포 등 전기신호와 산성도 변화로 신호를 주고받는 세포에 모두 적용할 수 있다는 의미다. 사람의 뇌와 심장, 면역계 등이 정상적인 기능을 하기 위해서는 전기 신호뿐 아니라 산성도도 적절하게 유지돼야 한다.
특히 뇌 속 산성도의 변화는 암이나 신경질환 등의 질병과 연관성이 높다고 알려진 만큼 정상인 경우와 병에 걸렸을 때 산성도 변화를 각각 알아보는 것은 생명현상을 더 잘 이해할 수 있다는 의미가 있다.

베이커 책임연구원은 2011년 미래창조과학부의 '세계적 수준의 연구센터'(WCI) 사업으로 KIST에 유치한 과학자다. 2009년 세미나 참석차 KIST를 방문했다가 열정적인 한국의 연구 분위기에 매료됐다. 그는 지난해 신경세포의 전기 신호를 포착해 빛 신호로 보여주는 센서 '봉우리'를 개발했다.
이번 연구에서는 전기 신호뿐 아니라 산성도 변화까지 한 번에 찾아내도록 센서를 업그레이드한 것이다.

그는 "신경세포부터 면역세포에 이르기까지 건강 상태와 질병 상태에서 산성도가 어떻게 변하는지 파악할 수 있게 됐다"면서 "앞으로 파킨슨병같이 신경세포 이상으로 발생하는 뇌 질환의 근본적인 원인을 규명하는데 도움을 줄 수 있을 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 온라인 학술지 '사이언티픽 리포츠'(Scientific Reports) 4일자에 실렸다.

나우뉴스부 nownews@seoul.co.kr