신경계 형성을 유발하는 유전자가 발견되었습니다.

배아의 신경계가 특별한 신호 없이도 스스로 형성된다는 가설은 아직 확인되지 않았습니다. 일본 연구진은 생식 세포를 신경 세포로 변환하는 유전자를 발견했습니다.

배아 발달 과정에서 세 개의 배엽이 형성되는 중요한 단계가 있습니다. 대부분의 다세포 생물에서 배아는 어느 시점에서 삼층 구조를 가지며, 각 층(외배엽, 중배엽, 내배엽)은 전체 조직군의 전구체입니다. 따라서 외배엽의 파생물은 미래 생물에서 외피 및 감각 기능을 수행하게 됩니다. 즉, 배아의 외배엽층은 무엇보다도 전체 신경계를 형성합니다.

신경 조직 형성 연구 결과를 바탕으로, 신경 조직이 배아에서 수동적으로 형성된다는 독특한 모델이 개발되었습니다. 다시 말해, 다른 발달 대안들이 이미 고갈되어 다양한 외피 조직을 형성할 필요가 없을 때, 신경 조직의 차례가 됩니다. 이는 이 과정을 시작하는 특정 활성 신호가 없음을 시사합니다. 외배엽 세포에는 신경 조직의 발달을 억제하는 여러 억제 단백질이 포함되어 있습니다. 다른 모든 것이 형성되면, 비유적으로 말해 이러한 억제 단백질들은 통제력을 잃고 신경 조직의 생성이 시작됩니다.

이화학연구소(RIKEN) 산하 발달생물학 센터 연구진은 수동 신경 조직 발달 모델에 대한 새로운 이의를 제기했습니다. 요시키 사사이가 이끄는 연구팀은 생쥐 배아 신경 조직 전구세포의 형질 전환 과정에서 유전자 활성을 조사했습니다. 연구진은 한 유전자인 Zfp521의 산물인 Zfp521이 신경 조직 생성 과정에 관여하는 다른 유전자들을 활성화시킨다는 사실을 발견했습니다. 이는 해당 유전자들이 정상적으로 억제하는 단백질이 존재하는 경우에도 마찬가지입니다.

생쥐 배아를 연구하는 동안, 배아 내 Zfp521 단백질의 위치와 활성 시점이 외배엽이 신경 조직으로 변형되는 시작 지점과 관련이 있음이 밝혀졌습니다. 발생 초기 단계에서 Zfp521 단백질 유전자를 발현하지 않는 신경 전구 세포를 생쥐 배아에 주입했을 경우, 이 세포들은 배아의 발달 중인 신경계에 통합되지 못했습니다. 이후 분자유전학 분석 결과, 이 유전자가 외배엽이 신경외배엽으로 변형되는 것을 자극하여 신경세포의 직접적인 전구체를 얻는다는 것이 밝혀졌습니다. 일본 연구진의 실험 결과는 Nature 저널에 게재된 논문에 자세히 기술되어 있습니다.

따라서 신경 조직은 수동적으로 또는 "스스로" 형성되는 것이 아니라, 형성을 시작하는 특정 활성 조절자의 영향을 받아 형성됩니다. 만약 인간의 신경 조직 형성이 정확히 동일한 방식으로 시작된다는 것을 보여줄 수 있다면, 이 메커니즘을 규명하는 것은 의학에 매우 중요할 것입니다.