과학자들은 시력 상실이 시작되면 눈 세포가 연결을 '재배선'한다는 사실을 발견했습니다.

UCLA 데이비드 게펜 의대의 줄스 스타인 안과 연구소 과학자들은 망막색소변성으로 시력이 저하되기 시작하면 특정 망막 세포가 스스로를 재프로그램할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 망막색소변성은 점진적으로 실명하게 되는 유전적 안구 질환입니다.

생쥐를 대상으로 한 연구에서 연구진은 간상세포(일반적으로 야간 시력을 담당하는 간상세포로부터 신호를 받는 뉴런)가 평소 짝을 이루는 뉴런의 기능이 중단되었을 때 주간 시력을 담당하는 원뿔세포와 새로운 기능적 연결을 형성할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이 연구 결과는 Current Biology 저널 에 게재되었습니다.

색소성 망막염은 전 세계 수백만 명의 사람들에게 영향을 미치며, 유전성 실명의 주요 원인 중 하나입니다. 이 질환은 종종 느리게 진행되며 일부 환자는 중년까지 상당한 시력을 유지하지만, 망막이 세포 손실에 어떻게 적응하는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 이러한 자연적인 적응 과정을 이해하면 시력 보존 치료법의 새로운 표적을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

과학자들은 로돕신 유전자가 결핍된 쥐를 사용했는데, 이는 망막색소변성 초기 단계, 즉 간상세포가 빛에 반응하지 못하고 퇴화가 느리게 진행되는 단계를 모델로 합니다. 연구팀은 간상세포의 정상 신호가 소실되었을 때 세포들이 어떻게 반응하는지 확인하기 위해 개별 간상세포의 전기적 측정을 수행했습니다.

연구팀은 또한 간상세포 신호 전달 체계의 다양한 구성 요소가 결핍된 다른 마우스 모델을 사용하여 재배선 과정을 유발하는 요인을 규명했습니다. 단일 세포 수준에서의 결과는 망막 전체의 전기적 활동을 측정함으로써 확인되었습니다.

간상세포 변성 생쥐에서 간상세포 양극성 세포는 일반적인 신호원보다는 원뿔세포에서 나오는 신호에 의해 유도되는 강한 반응을 보였다. 이러한 새로운 연결은 원뿔세포 신호의 특징적인 전기적 특징을 보여주었다.

이러한 재배선은 간상세포 변성 생쥐에서만 발생했으며, 간상세포가 빛에 반응하지 않지만 세포 자체가 사멸하지 않는 다른 모델에서는 관찰되지 않았습니다. 이는 신경 연결의 재배선이 단순히 빛 신호의 부재나 시냅스 파괴가 아니라 변성 과정 자체에 의해 촉발됨을 시사합니다.

이러한 결과는 같은 연구팀이 2023년에 수행한 연구를 보완합니다. 이 연구에서는 질병 말기의 심각한 구조적 변화 이후에도 개별 원뿔세포가 기능을 유지할 수 있음을 보여주었습니다. 이러한 연구들은 망막이 질병 진행의 각 단계에 따라 서로 다른 적응 기전을 사용한다는 것을 보여줍니다.

"저희 연구 결과는 망막이 일광에 대한 민감도를 유지하려는 방식으로 막대 세포 손실에 적응한다는 것을 보여줍니다."라고 줄스 스타인 연구소의 AP 삼팟 박사 겸 주저자가 말했습니다.

"간상세포와 간상세포 사이의 정상적인 연결이 끊어지면, 이 세포들은 스스로를 재배선하여 원뿔세포로부터 신호를 받을 수 있습니다. 이러한 가소성의 신호는 변성 그 자체인 것으로 보이며, 아마도 아교세포의 지지 세포나 죽어가는 세포에서 분비되는 인자들의 역할을 통해 나타나는 것으로 보입니다."

한 가지 의문점은 이러한 재배선이 간상세포가 죽을 때 망막이 사용하는 일반적인 기전인지 여부입니다. 연구팀은 현재 로돕신과 인간에게 색소성 망막염을 유발하는 것으로 알려진 다른 간상세포 단백질에 결함이 있는 다른 돌연변이 생쥐에서 이 과정을 연구하고 있습니다.