균일 뇌 어셈블로이드 구축과 빛 기반 신경회로 제어를 통한 신경질환 기전 규명 연구
Uniform brain assembloids and optogenetic control for neurological disease mechanisms
연구 내용
AAVS1 표적 삽입으로 ChR2를 안정 발현한 인간 뇌 오가노이드를 구축하고, 단일 로제트 기반 균일 코르텍스 어셈블로이드와 환자유래 mix-and-match 시스템으로 뉴런-교세포 상호작용 이상을 단계별로 규명하는 연구
인간 뇌의 세포 다양성과 발달 성숙도를 동시에 확보하기 위해, 단일 로제트 기반 오가노이드를 초기 단계에서 생성한 뒤 Wnt 및 Hedgehog 조절 신호를 활용해 균일한 크기와 성숙도를 갖는 코르텍스 어셈블로이드를 순차적으로 구성합니다. Reelin을 발현하는 신경층과 비신경성 교세포를 공간적으로 재구성하여 층상 구조와 기능적 연결성을 재현합니다. 또한 AAVS1 안전대에 ChR2를 표적 삽입하고, 바이러스 비의존 방식으로 빛 자극 시 일관된 신경 활성화를 유도하여 신경회로 동역학을 관찰합니다. 환자유래 mix-and-match forebrain assembloids에서는 뉴런-성상세포-미세아교세포 조합을 바꾸어 조현병에서 뉴런-교세포 피드백이 비정상적으로 재프로그램되는 단계를 전사체 분석과 구조·연결성 지표로 해석합니다.
관련 연구 성과
관련 논문
4편
관련 특허
0건
관련 프로젝트
2건
연구 흐름
초기에는 모듈형 세포 재구성 기술을 통해 배치효과를 줄이고 균일한 forebrain/코르텍스 어셈블로이드를 만들기 위한 구성요소와 신호 조절 조건을 확립했습니다. 이후 AAVS1 표적 삽입을 통해 ChR2가 안정 발현된 인간 뇌 오가노이드 시스템을 구축하고, 빛 자극에 대한 일관된 기능 반응을 확인했습니다. 이어서 단일 로제트 기반 설계를 통해 로제트 수와 크기 제어가 어려웠던 기존 한계를 개선하여 층상 구조와 연결성을 재현하는 방향으로 발전했습니다. 최근에는 건강군과 조현병 환자군 유래 세포를 조합하는 mix-and-match 전략으로 뉴런-교세포 상호작용의 단계별 이상 기전을 규명하는 연구로 확장했습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
- 빛 기반 신경회로 활성화 플랫폼
- 뉴런-교세포 피드백 신호축 탐색
- 조현병 발병 단계별 모델링
- 층상 조직 형성 기전 분석
- 시냅스 연결성 정량 평가
- 약물 반응성 평가용 환자유래 모델
- 뇌-척수-근육 연결 기능 검증
- 전사체 기반 기전 해석 파이프라인
- 발달 장애의 세포 상호작용 재구성
- 공통 모듈 표준화에 기반한 모델 재현성 향상
관련 논문
구분
제목
<scp><i>AAVS1</i></scp>‐targeted, stable expression of <scp>ChR2</scp> in human brain organoids for consistent optogenetic control
Single rosette-based generation of uniform cortical assembloids recapitulating cellular interactions between neurons and glial cells
A stepwise, modular design of building uniform brain assembloids representing the dynamic cellular interplay between neurons and glial cells
Identification of neuron-glia signaling feedback in human schizophrenia using patient-derived, mix-and-match forebrain assembloids
관련 프로젝트
구분
제목
인간 다중 장기 어셈블로이드 구축을 통한 뇌세포-뇌조직-신체기관 간 상호작용 규명 및 질환 치료 제어 기술 개발
인간 다중 장기 어셈블로이드 구축을 통한 뇌세포-뇌조직-신체기관 간 상호작용 규명 및 질환 치료 제어 기술 개발