연구팀은 살아있는 뇌세포의 내부 활동을 관찰하는 새로운 생물발광 도구를 개발했습니다. 생물발광을 이용한 시도는 약 10년 전부터 이어졌고, National Science Foundation 보조금을 바탕으로 브라운 대학교의 Bioluminescence Hub가 2017년에 출범하여 관련 도구 개발을 진행해 왔습니다.
Nature Methods에 실린 논문은 Ca2+ BioLuminescence Activity Monitor(약칭 CaBLAM)를 소개합니다. UC San Diego의 Nathan Shaner가 주도한 이 분자 도구는 단일 세포 및 세포 소기관 수준의 활동을 고속으로 포착할 수 있으며, 마우스와 제브라피시에서 잘 작동합니다. CaBLAM은 외부 광원 없이 여러 시간에 걸친 연속 기록을 가능하게 하고, 연구자들이 형광법으로 기록하기 어려운 연속 5시간의 활동을 얻는 사례도 보고했습니다.
전통적인 형광 기반 방법은 외부에서 강한 빛을 쬐어야 하므로 세포 손상, 형광 소실(photobleaching), 레이저와 광섬유 같은 하드웨어 의존성 같은 문제가 있습니다. 반면 생물발광은 효소가 작은 분자를 분해해 내부에서 빛을 만들어 내므로 광독성이나 형광 소실이 없고 어두운 배경에서 더 잘 드러납니다. 뇌 조직을 통한 빛 산란에도 불구하고 생물발광 신호는 더 쉽게 관찰될 수 있습니다.
Bioluminescence Hub는 인접 세포가 감지할 수 있는 빛을 보내는 살아있는 세포 이용, 활동을 제어하기 위한 칼슘 기반 방법 설계 등 다른 프로젝트도 진행 중이며, 더 밝은 칼슘 센서를 만드는 것이 주요 과제입니다. 이 연구에는 Brown, Central Michigan University, UC San Diego, UCLA, New York University 등을 포함해 최소 34명의 연구자가 참여했고 자금은 National Institutes of Health, National Science Foundation, Paul G. Allen Family Foundation에서 지원받았습니다.
- 도구: CaBLAM
- 허브 출범: 2017년
- 참여 기관 예: Brown, UC San Diego 등
어려운 단어·표현
- 생물발광 — 생물체가 화학반응으로 스스로 빛을 냄
- 세포 소기관 — 세포 안에 있는 작은 구조와 기관
- 외부 광원 — 세포 바깥에서 빛을 비추는 장치
- 형광 소실 — 형광 신호가 빛 때문에 약해지는 현상형광 소실(photobleaching)
- 광독성 — 빛 때문에 세포에 생기는 손상이나 독성
- 칼슘 센서 — 세포 내 칼슘 변화로 활동을 감지하는 도구칼슘 센서를
팁: 글에서 강조된 단어에 마우스를 올리거나 포커스/탭하면, 읽거나 들으면서 바로 간단한 뜻을 볼 수 있습니다.
토론 질문
- 생물발광 도구가 외부 광원 없이 여러 시간 연속 기록할 수 있다는 점의 장점과 단점을 설명하고, 어떤 연구 분야에서 특히 유용할지 말해 보세요.
- 더 밝은 칼슘 센서를 만드는 것이 주요 과제라고 했습니다. 밝은 센서가 왜 중요한지, 그리고 이를 개발할 때 어떤 기술적·실험적 어려움이 있을지 토론해 보세요.
