늘어난 HD 유전자가 뇌 발달에 미치는 영향은 HD 연구에서 뜨거운 주제가 되어 왔습니다. Grenoble Institute Neurosciences의 Sandrine Humbert 박사가 이끄는 연구팀은 돌연변이 HD 유전자가 초기 뇌 발달 패턴에 매우 이른 변화를 일으킨다는 것을 보여주기 위해 인간의 태아 조직을 조사했습니다. 하지만 이러한 뇌 발달의 변화는 실제로 어떤 영향을 미칠까요? 돌연변이 HD 유전자를 가지고 태어난 사람들은 분명히 뇌에서 증상이 나타나기 전까지 수 년, 심지어 수십 년 동안 생존하고 번성합니다. 따라서 이러한 발견들이 발달상의 변화가 즉각적인 영향을 미친다는 것을 암시하지는 않지만, 신중한 해석의 필요성을 정당화합니다.
#이것 조금, 저것 조금.
시작하기 전에 BIO 101을 빠르게 복습하면 일반적으로 사용하는 몇 가지 전문 용어를 정리하는 데 도움이 될 수 있습니다. 우리는 헌팅턴병에 대해 이야기하지만, Huntingtin이라는 단어를 많이 사용합니다. HD는 질병 그 자체를 가리키며, Huntingtin은 질병을 일으키는 유전자 및/또는 단백질을 가리킵니다. 과학자들은 그들이 영리하다고 생각하고 단지 창조적이 되기 위해 유전자/단백질 이름을 약간 바꾸었습니다. 그들이 정말로 창의적이지 못해서 뜬금없는 sonic hedgehog, 18 wheeler, 또는 tinman(실존하는 유전자들의 이름) 같은 이름을 붙히지 않은 것에 감사해야할 것입니다.
그리고 "Huntingtin"이라는 단어는 유전자와 단백질을 모두 언급하지만, 그것들은 사실 상당히 다릅니다. 여러분은 유전자를 레시피라고 생각할 수 있습니다 – 그것은 무엇을 만들 것인가에 대한 지시를 제공합니다. 그리고 단백질은 제품입니다 – 여러분은 그것을 파이와 같은 레시피의 제품처럼 생각할 수 있습니다. 그래서 Huntingtin 유전자는 Huntingtin 단백질의 요리법입니다. 단백질은 그것의 제품입니다.
비록 Huntingtin 유전자가 1993년에 발견되었지만, 우리는 여전히 이 단백질의 기능에 대해 잘 모릅니다. 그 한 가지 이유는 연구원들이 Huntingtin에는 실제로 많은 기능이 있다는 것을 발견했기 때문입니다. 이 기능을 우리 몸 전체와 우리의 일생 동안 세포에 조금씩만 매번 다르게 사용하고 있습니다. 그리고 이러한 기능들 중 일부는 분명해지기 시작했지만, 아직 배울 것이 많이 남아 있습니다.
헌팅틴 단백질을 위해 최근에 제안된 역할 중 하나는 뇌의 발달에 기여하는 것이다. 기억하라 – HD 돌연변이를 물려받은 사람들은 태어나기도 전부터 질병을 일으키는 유전적 변화를 겪는다. 그러나 대부분의 HD 환자에서 증상은 수십 년 동안 나타나지 않습니다. HD 연구원들의 목표 중 하나는 HD 돌연변이에 의해 야기된 가장 초기의 변화들을 이해하고, 이러한 변화들과 HD 증상으로 이어지는 이후의 기능 장애를 알아내는 데 도움을 주는 것입니다.
개발의 매우 초기의 변화를 연구하기 위해, 과학자들은 Huntingtin 단백질의 기능을 식별하기 위해 쥐와 세포 모델을 사용했다. 늘어나는 증거는 돌연변이 HD 유전자를 발현하는 세포와 쥐의 뇌 발달에 미묘한 변화가 있음을 시사한다. 최근 우리는 [여기](https://en.hdbuzz.net/278)에서 읽을 수 있는 HD의 미니 두뇌, 3D 셀 모델에 설명된 개발 관련 변화에 대해 썼습니다.
하지만 여러분 모두가 알다시피, 쥐는 인간이 아닙니다. 그리고 접시에서 자라나는 세포를 이용하는 실험은 HD가 인간에게 어떤 영향을 미치는지에 대한 모든 것을 말해 줄 수 없습니다. 우리가 흔히 말하는 것처럼, 인간만이 헌팅턴 병에 걸립니다. 그리고 연구원들이 HD를 연구하는 이유는 HD를 가진 인간을 위한 치료법을 찾기 위해서입니다. 그래서 이 과정을 살펴보기 위해 가장 좋은 샘플은, 음, 인간으로부터 온 것입니다.
#적절한 시기에 적합한 장소 – 중요합니까?
HD가 인간 두뇌 발달의 아주 초기 단계에서 세포의 변화를 일으키는지 여부를 결정하기 위해, Dr. Humbert의 연구원들은 임신 13주에 있는 인간 태아에서 발달하는 뇌를 검사했다. 이것은 연구자들에게 초기 개발 중 매우 특정한 시점에 어떤 일이 일어나는지에 대한 정보를 제공합니다. 예를 들어, 특정 순간을 사진으로 보는 것과 같습니다.
그들은 특정 발달하는 피질을 살펴보았습니다 – 우리의 정교한 행동을 실행하는 뇌의 주름진 바깥쪽 부분을 말이죠. HD 돌연변이를 운반하는 인간의 태아 조직에서 세포가 분열하는 속도는 더 느렸고 뇌 내의 위치도 바뀌었다. 이는 마우스 모델에서도 확인되었으며, 이러한 효과가 HD 돌연변이와 확실히 관련이 있음을 시사한다.
세포가 뉴런으로 성숙하면서, 뇌에서 물리적으로 움직인다. 발달의 이 시점에서, 어떤 세포들은 적절한 시기에 적절한 위치에 있지 않아서 발달하는 뇌의 균형을 잃게 됩니다.
본 연구에서는 HD를 유발하는 돌연변이로 인해 특정 시점에 뇌의 특정 영역의 세포가 발달에 차이가 있다는 것을 보여주었습니다. 하지만, 성인으로서 뇌세포를 만드는 것은 발달 중에 뇌세포가 처음 만들어질 때와는 매우 다른 과정이라는 것을 아는 것이 중요합니다. 그래서 이 연구는 HD 돌연변이가 뇌세포의 발달에 어떤 영향을 미치는지 조사하지만, 성인의 뇌세포의 형성의 변화나 왜 새로운 세포가 뇌세포를 대체하지 않는지 조사하지는 않습니다. 그것들은 다른 연구를 위한 질문들입니다.
하지만 쥐를 이용한 다른 많은 연구들은 HD를 유발하는 돌연변이에도 불구하고, 완전한 기능을 갖춘 두뇌는 궁극적으로 발달한다는 것을 보여주었습니다. 그리고 우리는 이것이 사람한테도 해당되는 진실이라는 것을 확실히 알고 있습니다.
#함께일합니다
그렇다면 어떻게 뇌가 비정상적으로 발달을 하면서도 정상적으로 기능 할 수 있을까요? 뇌의 다른 부분들이 도움을 줍니다! 마치 그룹 프로젝트를 해야 할 때처럼, 한 팀원은 게으름뱅이입니다. 나머지 팀원들은 일을 성공적으로 하기 위해 조금 더 많은 일을 합니다.
사실, 우리는 인간을 이용한 다른 연구에서도 이런 경우가 있다는 것을 보아왔습니다. 최근 연구 – ChANGE-HD 연구는 HD 돌연변이를 유전받았지만 아직 증상이 시작되지 않은 어린이들(6~18세)의 다양한 뇌 영역의 크기를 조사하기 위해 MRI를 사용했습니다. 부모님들의 동의를 얻어, 이 아이들은 HD 돌연변이를 가지고 있는 사람들의 가장 초기 증상 발현을 이해하기 위해 이 연구에 참여했습니다.
HD 돌연변이를 유전하지 않는 아이들에 비해, 돌연변이 유전자를 가진 아이들이 처음에는 조금 더 큰 선조체(HD로 인해 결국 큰 세포 손실을 경험하는 뇌의 영역)가 있습니다, 하지만 나이가 들수록 크기가 작아집니다. 하지만 HD 돌연변이를 물려받은 아이들은 뇌의 다른 영역과 선조체 영역 사이에 *** 더 많은* 연결체를 가지고 있었습니다.
이것은 HD 돌연변이를 물려받은 아이들이 일찍부터 HD의 영향을 받는 특정 뇌 영역에서 더 빨리 발달하고, 결국 같은 뇌 영역이 시간이 지남에 따라 줄어들게 된다는 것을 암시합니다. 하지만 뇌의 다른 부분들은 이 변화된 발달 과정을 보완하기 위해 연결체를 뻗고 있는 것으로 보입니다. 그래서 뇌의 다른 부분들은 자신의 몪을 하지 못하는 부분을 보완해줍니다.
#구조가 기능을 바로 결정하지는 않습니다.
함께 잘 일하는 팀을 과소평가하지 마세요. 각 구성원은 할당된 대로 정확히 자신의 기능을 수행하지 못할 수도 있지만, 함께 작업하는 데 익숙해집니다. 그리고 그들의 작업 방식에 균열이 나타나기까지는 매우 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다.
최근 HD Young Adult Study(HD-YAS)를 통해 예측 증상 발생일으로부터 24년이 지나도 HD 돌연변이를 가진 사람들이 사고나 기분의 저하를 보이지 않는다는 사실을 알게 되었습니다. (HD-YAS 연구 (https://en.hdbuzz.net/286).))에 대해 자세히 볼 수 있습니다). 비록 HD가 두뇌 발달에 태어나기 전부터 존재하는 것처럼 보이는 미묘한 변화를 일으킬 수 있지만, 다른 연구들은 발달의 변화가 우리가 측정할 수 있는 증상을 일으키는 것으로 보이지 않는다는 것을 보여줍니다. 그러므로 뇌가 이러한 초기 변화를 보완 할 수 있을 가능성이 높습니다.
이 새로운 연구를 통해, 우리는 huntingtin이 뇌 발달에 관여하고 있다는 더 많은 증거를 가지게 되었고, 이 단백질에 의해 수행되는 기능의 목록도 늘어나고 있습니다. 헌팅틴이 이 과정에 어떻게 관여하는지 정확히 이해하면 인간 발달 과정에 관한 것들을 전체적으로 드러내는 데 도움이 될 것입니다. 그리고 그것은 우리에게 정말 멋진 발달 관련 과학의 맛보기를 줍니다!
이 새로운 연구에서 나온 발견들은 질문을 던집니다 – HD 두뇌를 오랫동안 건강하게 유지하기 위한 메커니즘은 정확히 무엇일까? 그리고 우리는 치료 전략으로서 그 과정을 확장하기 위해 그것을 식별할 수 있을까요? HD 연구 분야에 대해서는 아직 배울 점이 많지만, 향후 연구가 이어질 것으로 보입니다.
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