2021년 3월 23일, 일리노이대학의 제프리 로브 씨 연구팀이 인간이 죽은 후 활성화하여 세포의 성장을 촉진시키는 유전자가 뇌에 존재한다고 밝혔습니다.
Selective time-dependent changes in activity and cell-specific gene expression in human postmortem brain | Scientific Reports
https://www.nature.com/articles/s41598-021-85801-6
‘Zombie’ genes? Research shows some genes come to life in the brain after death | UIC Today
https://today.uic.edu/zombie-genes-research-shows-some-genes-come-to-life-in-the-brain-after-death
‘Zombie’ genes? Research shows some genes come to life in the brain after death | UIC Today
‘Zombie’ cells come to life after the death of the human brain. (Image: Dr. Jeffrey Loeb/UIC). In the hours after we die, certain cells in the human brain are still active. Some cells even increase their activity and grow to gargantuan proportions, acc
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인간은 사망하면 혈액에 의한 산소의 순환이 없어져 체내의 세포는 급속하게 활동을 중지합니다. 그러나 사망한 후 활성화하여 세포의 성장을 촉진시키는 '좀비 유전자'가 2016년에 마우스와 제브라피시에서 발견되었고 이후 점차 이 좀비 유전자가 인체에 존재하는 것이 밝혀지고 있었습니다.
로브 씨 연구팀은 인간의 정신신경장애를 규명할 목적으로 간질 수술을 통해 제거된 신선한 인간의 대뇌피질을 죽은 인간의 대뇌피질과 비교했습니다. DNA를 mRNA로 전사할 때의 패턴과 유전자의 발현량을 RNA 시퀀스(RNA-Seq)를 이용하여 분석하였습니다. 그 결과, 신경계를 구성하는 신경세포(뉴런) 등의 유전자가 급속히 활성을 잃어가는 와중에 일부 세포의 유전자는 반대로 활발해졌습니다. 이 유전자가 바로 '좀비 유전자'입니다.
좀비 유전자는 신경계를 구성하는 또 하나의 세포군 신경교 세포(glial cell)에서 한층 특이한 활동을 보였고, 좀비 유전자가 발현된 신경교 세포는 사후 몇 시간 동안 긴 팔과 같은 것을 발아시키는 것으로 확인된 것.
그리고 세포의 발현량과 뇌세포가 제거된 후 시간과의 관련성을 알아보기 위해서 연구팀은 신선한 인간의 세포를 염색하여 일정 시간 경과를 관측했습니다. 그 결과, 세포의 제거 후 24시간이 경과한 시점에서 뉴런이 크게 감소하는 반면, 신경교 세포의 일종으로 뇌와 척수를 보호하는 면역세포로서 기능하는 '아스트로사이트'나 '소교세포(microglia)'는 제거로부터 4시간 후 활성화되었고 12시간이 경과한 시점에서 활성의 정점에 도달하는 것으로 확인되었습니다.
사후에 신경교 세포를 발현시킨 유전자군은 '좀비 세포'라는 이름으로 불리며 인체에서의 존재가 확인되어 왔지만, 이번 실험에서는 뇌에도 존재하는 것으로 확인되었습니다.
신경교 세포는 산소결핍이나 뇌졸중 등에 의해 손상된 신경세포 등의 노폐물을 제거하는 기능을 가지고 있습니다. 로브 씨 연구팀은 "신경교 세포는 물리적 자극에 반응하는 염증성이라는 특성을 가지고 있기 때문에 사후에도 활동하는 것은 그리 놀라운 일이 아닙니다"라고 설명합니다. 한편, 지금까지 사후 인간의 뇌를 연구해 온 전문가 대부분은 '사후에 발현하는 유전자'나 '사후 활성화하는 뇌세포'가 뇌에 존재한다고 생각하지 않았기 때문에, 사람의 뇌에서 좀비 유전자와 좀비 세포의 기능을 규명한 이번 발견은 주목할 가치가 있다고 로브 씨는 평가했습니다.
로브 씨 연구팀은 "대부분의 연구는 심장박동이 정지하면 뇌의 모든 활동을 중지된다는 가정에 따라 이루어지고 있지만, 이번 같은 발견을 고려하여 뇌의 연구에 가능한 사후 경과하지 않은 뇌 조직을 사용할 필요가 있다"고 말합니다. 또한 이번 연구는 신경질환으로 고통받는 환자의 뇌 조직을 보관하고 있는 UI NeuroRepository에서 책임자를 맡고 있는 로브 씨이기 때문에 가능했던 실험으로, 실험에 사용된 뇌 조직은 환자의 동의를 얻어 제공받았다고 합니다.
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