일본 이화학연구소 연구팀, 생물학의 시각화 연구방법 하나로

 

오른쪽이 이번에 개발된 시료에 2주 동안 담가두어 투명해진 쥐 태아. 투명한 생물조직 뒤편으로 배경의 검은 무뉘가 보인다. 출처/ RIKEN

일본 이화학연구소(RIKEN)의 뇌과학연구소 연구팀이 생물조직을 투명하게 만들어 속이 들여다 보이게 하는 특별한 실험용 시약을 개발하고, 이를 이용해 죽은 생쥐 태아 뇌를 절단하지 않고 안쪽의 신경세포 연결망을 관찰하는 데 성공했다. 이런 연구성과는 최근 <네이처 뉴로사이언스(신경과학)>에 발표됐다.

 

레이저 망원경을 이용해 투명해진 쥐 태아의 뇌를 관찰하는 방법 개념도. 출처/ RIKEN

이화학연구소의 발표 자료를 보면, 연구팀은 요소, 글리세롤 같은 성분이 든 새로운 시약(”Scale”으로 명명)을 만들었으며, 이 시약에 죽은 쥐 태아를 한 동안 담가두면 세포조직의 형태는 유지되면서 세포 색소들이 제거돼 생물조직이 투명해지는 효과를 확인했다. 연구팀은 이어 이렇게 투명해진 쥐 태아를 대상으로 발달 중인 쥐 신피질, 해마 같은 부위의 3차원 신경세포 연결망을 자세히 관찰했다. 뇌의 안쪽에 있는 신경세포와 혈관의 연결망이 관찰됐다.

연구팀은 쥐의 유전자를 조작해 신경세포들에서 특정한 형광 단백질들이 발현되도록 했으며, 이런 형광 단백질과 레이저 현미경을 이용해 2~4 밀리미터 두께까지 뇌 내부에 있는 신경세포의 연결망을 자세히 관찰할 수 있었다. 이런 투명화 시약은 뇌 조직을 절단하지 않고서 원래 있는 형상 그대로 신경세포 연결망을 시각화하려는 연구방법의 하나로 개발되었다. 이화학연구소 쪽은 발표자료에서 “생물 조직을 시각화하려는 기술들이 개발되고 있으나 여전히 시각화를 위해서는 시료(샘플)를 더 작게 절단해야 하거나 광학적 방법으로도 조직을 1 밀리미터 두께 아래로 관찰하기는 어려운 상황”이라며 이번 방법의 개발이 이런 연구 분야에서 도움이 될 것으로 기대했다.

연구팀은 “생쥐 태아의 뇌에 한정하지 않고,  영장류나 인간의 생체조직 샘플이나 심장, 콩팥 같은 다른 기관을 관찰하는 데에도 이 시약을 사용할 수 있을 것”이라며 “시약을 개선하고 농도를 낮춰 살아 있는 조직을 관찰하는 데에도 쓸 수 있기를 기대한다”고 말했다. 현재 이 시약은 살아 있는 생체 조직에는 사용할 수 없을 정도로 화학적 효과가 강력해, 죽은 생물 샘플을 관찰하는 실험용으로 사용된다.

아래는 이번에 레이저 광학현미경으로 관찰한 생쥐의 신피질, 해마 내부 신경세포 구조이다. 여기에서는 2 밀리미터 두께 안쪽까지 나타난다.

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