Optogenetics 의 현재와 미래, 그리고 치의학에서의 적용 가능성에 대한 고찰

Abstract

연구목적 Optogenetics 란 특정파장, 혹은 다파장의 빛을 사용해 Opsin 과 같은 광반응성 단백질 (chromophore-containing photochemical actuator) 을 활성화시켜 해당 단백질이 발현된 세포를 단일세포 레벨에서, 혹은 신경회로 레벨에서 높은 정확도로 제어할 수 있는 신경생물학의 실험 방법론 중 하나이다. Optogenetics 는 신경생물학의 기초 연구 및 뇌의 활동과 행동, 그리고 질병의 진단과 치료까지 다양한 분야에서 기존의 방법과는 전혀 다른 새로운 접근방식을 열어주었다. 이 논문에서는 optogenetics 에 대한 이론적 배경과 최신 optogenetics에서 사용되는 다양한 optogene 과 optogene의 전달방법에 대해, 그리고 적용 사례에 대해 현재까지 발표된 논문을 바탕으로 정리하고 치의학에 적용될 수 있는 가능성에 대해 논하고자 한다. 연구대상 및 방법 1980년부터 2014년까지 발간된 연구와 리뷰 논문을 Pubmed에서 optogenetics, opsin, optogene, neural network, neural circuit, brain, rhodopsin 등의 관련 키워드를 사용하여 검색, 수집하였다. 결론 Optogenetics 에 사용되는 photochemical actuator 들은 주로 Type I, II opsin 혹은 그 기능을 인공적으로 개선시킨 변형체로 이들을 coding 하는 유전자는 바이러스를 사용한 transfection 으로 신경세포로 전달된다. 바이러스의 표면단백질을 이용한 targeting, retrograde, anterograde 등의 targeting 방법을 조합하여 원하는 형태, 기능, 특징을 가진 신경세포만을 선택적으로 자극할 수 있다. Optogenetics을 다양하게 활용 하여 뇌와 신경연결망의 기능을 밝히고 이를 정신, 신경질환의 진단과 치료에 사용할 수 있다. 그러나 바이러스 벡터를 사용한 transfection 방식의 위험성, 사용되는 optogene 이 신경세포에 미치는 영향 등의 요소들이 불확실하여 추가적인 연구가 요구된다. 치의학에서 optogenetics 가 가지는 가능성은 주로 비정형적, 난치성인 안면신경통들의 원인을 규명하고 그 통증을 직접적으로 경감하는 방향으로 적용될 수 있을 것으로 생각된다.