섭식 및 체중 조절에 있어서 시상하부 Angiopoietin like peptide-4 의 역할

김현경 울산대학교 2009 국내석사

연구배경 Angptl-4(fasting-induced adipose factor)는 angiopoietin-like protein familty에 속하는 약 70Kd 크기의 단백질로 N-terminal domain은 cioiled coil domain으로, C-ternimal은 fibringen like domain으로 구성되어 있다 Angptl-4는 간, 지방, 근육, 신경, 뇌하수체 등 다양한 조직에 발현되며, 혈액에서도 풍부하게 존재한다. Angptl-4는 공복 상태에서 지방 조직에 그 발현이 증가하여 이름이 붙여졌으며, 전사조절 인자인 PPAR-alpha의 ligand를 처리하면 그 발현이 증가하는 것으로 알려져 있다. 현재까지 알려진 Angptl-4의 작용으로는 신생혈관생성(angiogenesis)의 억제 및 지질대사 조절 작용이 있다. 지방세포 특이 (aP2)-promoter를 이용하여 Angptl-4 발현을 증가시킨 transgenic mouse에서는 체지방량이 감소한다고 보고되어 있으며, 이는 혈액의 중성 지방의 지방세포로의 저장의 감소 및 지질 산화의 감소에 기인한다고 알려져 있다. 선행연구를 통하여 본 연구자는 Angptl-4가 식욕과 체중 조절 중추인 시상하부에 발현이 되었음을 확인하였다. 따라서 본 연구자는 Angptl-4가 식욕 및 체중 조절에 관여할 것이다 라는 가설을 세우고, 본 연구를 진행하였다. 한편 AMP-activated protein kinase (AMPK)는 세포내 에너지가 부족한 상황에서 활성화되는 효소로, AMPK 활성화는 ATP를 소비하는 동화 작용에 관련되는 효소들의 활성을 억제하고, ATP 생산에 관련되는 효소들의 활성을 촉진함으로써 에너지 부족 상태로부터 회복을 도와주는 역할을 한다. AMPK 활성화는 운동에 의한 골격근에서의 포도당 섭취 및 지방산 산화 증가, 간에서의 지방합성 및 포도당 신생억제 및 췌장에서의 인슐린 분비를 조절하는 중요한 매개인자로 작용한다. 또한 AMPK는 중추신경계, 특히 식욕조절 중추인 시상하부에도 풍부하게 존재하며, 최근 시상하부 AMPK 활성이 먹이섭취 상태에 따라서 변화함이 보고되었다. 식욕억제 인자인 렙틴, 인슐린 및 알파-리포산 투여시 시상하부 Angptl-4의 활성이 증가하며, 그 결과 감소한 시상하부 AMPK 활성이 섭식 억제 작용의 중요한 중간 매개인자임이 보고되면서, 시상하부 AMPK가 전신의 에너지 상태를 감지하여 먹이섭취와 에너지 대사를 조절하는 "whole body enengy sensor"로 작용한다는 가설이 제시되었다. 따라서 먹이섭취 조절과 체중조절에 있어서 Angptl-4와 AMPK의 관련성에 대해서도 연구하였다. 연구목적 시상하부에서 Angptl-4의 섭식 및 체중 조절에 있어서의 역할을 규명하고, 그 분자생물학적 기전을 규명하며, Angptl-4 knockout mouse에서 섭식 및 에너지 대사의 변화를 연구하였다. 연구방법 및 내용 1) 제 3뇌실로 Angptl-4의 투여가 먹이섭취와 체중에 미치는 효과를 관찰하였다. 2) 제 3뇌실로 Angptl-4의 투여가 에너지 대사율에 미치는 효과를 관찰하였다. 3) 제3 뇌실로 Angptl-4의 투여가 섭식조절에 관여하는 시상하부 뉴로펩타이드 (neuropeptide Y, proopiomelanocortin, Agouti-related peptide, coccain amphetamine regulated peptide)의 mRNA 발현에 미치는 효과를 관찰하였다. 4) 제 3뇌실로 Angptl-4의 투여가 시상하부 및 골격근의 AMPK 활성에 미치는 효과를 관찰하였다. 5) 공복과 식사에 따른 시상하부 Angptl-4의 protein 및 mRNA의 양적인 변화를 관찰하였다. 6) Wild type mouse와 Angptl-4 knockout mouse에서 먹이섭취, 체중, 체지방량 및 에너지대사율을 비교하였다. 연구결과 시상하부에서 Angptl-4를 투여하거나 유전자를 과발현 시키면 먹이섭취와 체중이 감소하였다. Angptl-4 KO mosue에서 체중과 금식후 먹이섭취량이 증가하였다. 시상하부 Angptl-4 발현은 음식물, 영양소 및 렙틴 투여 후 증가하였다. Angptl-4 투여는 시상하부 AMPK 활성을 감소시켰고, AMPK activator 투여는 Angptl-4 의 먹이섭취 및 체중 감소 효과를 차단하였다. 결론 시상하부의 Angptl-4가 영양소에 의하여 조절을 받으며, AMPK 활성 조절을 통하여 섭식과 체중을 조절하는 새로운 섭식 조절 인자임을 제시해 준다.

알파-시뉴클린 응집체의 세포 간 전이 억제제 개발 및 기전 연구

민주옥 서울대학교 대학원 2024 국내박사

알파-시뉴클린 응집체의 세포 간 전이 억제제 개발 및 기전 연구 서울대학교 대학원 의과학과 의과학전공 민 주 옥 알츠하이머병 (Alzheimer’s disease; AD), 파킨슨병 (Parkinson’s disease; PD) 및 헌팅턴병 (Huntington’s disase; HD)과 같은 신경퇴행성질환은 타우 (Tau), 알파-시뉴클린 (α-synuclein), 헌팅틴 돌연변이 (mutant huntingtin)과 같은 특정 단백질의 응집에 의한 것으로 보고되었다. 이러한 응집체의 확산은 특정 뇌 지역으로부터 세포 간 전이를 통해 다양한 뇌 영역으로 전파되고 퇴행성 질환의 진행을 야기시킨다. 특히, 신경말단에 풍부한 알파-시뉴클린의 세포 간 전이는 세포외유출/ 세포내이입 또는 터널링 나노튜브을 통해 전파 된다는 것이 많은 연구들에서 설명되었다. 하지만, 세포 간 전이에 대한 기작은 명확하게 규명되지 않았으며 이 과정을 조절하는 인자에 대해 밝혀진 바가 없다. 본 논문에서는 고속 대량 스크리닝을 통해 살아있는 세포 조건에서 알파-시뉴클린 및 헌팅틴 돌연변이의 응집체 전이를 조절하는 후보약물들을 선별하여 알파-시뉴클린 응집체 및 전이를 조절하는 기전에 대하여 규명하며 치료제로서의 가능성을 제시하였다. 본 논문의 2장에서는 Chicago sky blue 6B (CSB)가 알파-시뉴클린의 N-말단부에 직접적으로 결합함으로써 알파-시뉴클린의 섬유화를 억제함을 밝혔다. 파킨슨병 마우스 모델 (A53T)에서 CSB가 알파-시뉴클린 인산화, 신경아교증 등의 신경병리학적 특징 및 행동결손을 유의미하게 완화함을 확인하였다. CSB가 직접적으로 알파-시뉴클린에 결합하여 알파-시뉴클린의 응집을 억제함으로써 알파시뉴클린의 세포 간 전이를 막아 파킨슨병 및 시뉴클린병증 관련 치료제로서의 가능성을 확인하였다. 3장에서는 알파-시뉴클린과 헌팅틴 돌연변이 단백질 응집체 전이 세포모델에서 응집체 전이를 억제하는 조절제로 스타틴 계열 중 심바스타틴 (Simvastatin)과 프라바스타틴 (Pravastatin)이 가장 효과적으로 나타났다. 시뉴클레인병증의 마우스 모델에 스타틴 계열(심바스타틴, 프라바스타틴)을 경구 투여하였을 때, 심바스타틴이 행동 결손 및 알파-시뉴클린 축적을 효과적으로 완화하였으며, 반면에 프라바스타틴은 혈액-뇌 장벽을 투과되기 어려워 효과가 미비하였다. NPC1 (Niemann-Pick disease C1) 유전자의 결손 (knock-out) 또는 U18666A 약물처리를 통해 세포 내 콜레스테롤의 축적을 유도하는 세포 모델에서 알파-시뉴클린의 응집체 형성 및 라이소좀 세포외 분비가 증가함을 확인하였다. 반대로 콜레스테롤을 억제하는 메틸-베타-사이클로덱스트린 또는 스타틴을 처리하였을 때, 알파-시뉴클린의 응집 및 분비가 유의미하게 감소됨을 확인하였다. 이뿐만 아니라 전형성 알파-시뉴클린 피브릴을 주입한 마우스에 고지방식이를 처리하였을 때 알파-시뉴클린 병리가 악화되며 행동학적 손상을 보였다. 이때 심바스타틴을 처리한 경우, 손상된 행동결손 및 신경병리학적 특징이 유의미하게 회복됨을 확인하였다. 따라서 스타틴에 의한 콜레스테롤 레벨의 감소는 세포내 알파-시뉴클린의 응집체 축적 및 라이소좀 세포 외 유출을 통한 알파-시뉴클린의 분비를 억제함을 확인하였다. 본 논문 결과들을 통해 신경 퇴행성 질환의 치료제 개발을 위한 2가지 타겟을 제시할 수 있다: (1) 단백질 응집체에 직접적인 결합을 통한 단백질 응집체 형성 및 전이 억제 (2) 콜레스테롤 레벨 조절을 통한 단백질 응집체 전이 및 세포 내 응집 억제. 주요어 : 신경퇴행성질환, 단백질 응집체, 세포 간 전이, 알파-시뉴클린, 헌팅틴, 고속 대량 스크리닝 학 번 : 2017-35708 Neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease (AD), Parkinson's disease (PD), and Huntington's disease (HD) have been reported to be associated with the aggregation of specific proteins such as Tau, alpha-synuclein (α-synuclein), and mutant huntingtin. The spread of these aggregates, through intercellular transmission from specific brain regions to various areas, contributes to the progression of degenerative disorders. In particular, the intercellular transmission of alpha-synuclein, abundant in neuronal terminals, has been described in numerous studies to occur through cell-to-cell propagation via exocytosis/ endocytosis or tunneling nanotubes. However, the mechanisms underlying cell-to-cell transmission remain unclear, and factors regulating this process have yet to be elucidated. This paper identifies candidate compounds, screened through high-throughput assays under live cell conditions, that regulate cell-to-cell transmission of alpha-synuclein and mutant huntingtin aggregates. The study aims to elucidate the mechanisms governing the regulation of alpha-synuclein aggregates and transmission, providing insights into potential therapeutic avenues for these disorders. In Chapter 2 of this paper, it is revealed that Chicago sky blue 6B (CSB) inhibits the fibrillization of alpha-synuclein by directly binding to its N-terminus. The study confirms that CSB significantly alleviates alpha-synuclein phosphorylation, neuropathological features, and behavioral deficits in a Parkinson's disease mouse model (A53T). The direct binding of CSB to alpha-synuclein inhibits its aggregation, preventing intercellular transmission and suggesting the potential of CSB as a therapeutic agent for Parkinson's and synucleinopathies. In Chapter 3, statins, specifically simvastatin and pravastatin, emerge as effective regulators inhibiting aggregate transmission in a cellular model of alpha-synuclein and mutant huntingtin protein interaction. Administering statins (simvastatin, pravastatin) to a synucleinopathy mouse model effectively alleviates behavioral deficits and alpha-synuclein accumulation. Simvastatin proves more effective, while pravastatin hindered by poor blood-brain barrier penetration shows limited efficacy. Additionally, in a cellular model inducing cholesterol accumulation through NPC1 (Niemann-Pick disease C1) knockout or U18666A treatment, it is observed that cholesterol inhibition with methyl-beta-cyclodextrin or statins significantly reduces alpha-synuclein aggregation and secretion. Furthermore, treating mice injected with preformed alpha-synuclein fibrils with a high-fat diet exacerbates alpha-synuclein pathology and behavioral impairments. However, simvastatin treatment in this context significantly restores damaged behavioral deficits and neuropathological features. Therefore, the reduction in cholesterol levels by statins is shown to inhibit intracellular alpha-synuclein aggregation and extracellular release via lysosomes. The findings in this paper suggest two potential targets for the development of therapies for neurodegenerative diseases: (1) direct binding to protein aggregates to inhibit their formation and transmission and (2) regulation of cholesterol levels to inhibit protein aggregate transmission and intracellular aggregation. The research results of Chapter 2 were published in Molecular Brain (2022) and the thesis was entitled “Chicago sky blue 6B inhibits α-synuclein aggregation and propagation”. The research results of Chapter 3 were published in Cell Death and Disease (2023) and the thesis was entitled “Statins suppress cell-to-cell propagation of α-synuclein by lowering cholesterol”.

허혈-재관류 신손상 후 조직수선에서 CD137L 신호의 역할

이새롬 울산대학교 일반대학원 2019 국내석사

신장은 체내 노폐물을 배출하고 체내 수분의 양을 조절하는 기관이다. 급성 신손상은 갑자기 신기능이 상실되는 것을 말하며 제대로 회복되지 못하면 만성 신손상으로 진행될 위험이 높아 후유증 없이 회복하는 것이 임상적으로 중요하다. 최근 연구에 의하면 대식세포에서의 CD137L 신호 전달은 대식 세포가 제 2형 대식세포로 분화하는 것을 유도한다. 이 세포는 조직수선과 염증해소에 관여하는 것으로 알려져 있다. 따라서 우리는 허혈 재관류 신손상 이후 CD137L 신호 전달이 조직수선을 촉진할 수 있을 것이라는 가설 하에 본 연구를 진행하였다. 본 연구에서 우리는 in vitro실험을 통해 CD137-Fc를 이용한 대식세포의 CD137L 신호 활성화는 제 2형 대식세포 표지인자 Arg1, 염증해소 사이토카인 IL-1Rn, SOCS1 등과 조직 수선 사이토카인 PDGFα의 유전자 발현을 증가시키는 것을 확인하였다. 이는 CD137L 신호가 제 2형 대식세포로의 분화를 유도하여 신손상 후에 조직 수선 과정에 CD137L가 관여 할 수 있음을 시사한다. 생쥐 허혈 재관류 신손상 모델에서 신손상 유도 1일 후 CD137-Fc를 투여를 통해 CD137L 신호를 자극하면 호중구의 침윤이 줄어들고, 제 2형 대식세포의 수가 증가하는 것을 확인하였다. 또한 CD137-Fc를 투여한 생쥐에서 염증해소 관련 유전자(IL-10), 조직수선 관련 유전자(PDGFα, IGF-1, IL-22 등)의 mRNA 발현양이 증가되는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 CD137L 신호가 대식세포를 제 2형 대식세포로 분화시켜서 허혈-재관류 신손상 이후 수복을 촉진할 수 있음을 보여주며 허혈-재관류 신손상의 임상적 표적 치료로 개발될 수 있는 것을 시사한다.

Eating Behavior Research in Non-human Primate : Assessment Method Development and Role of Lateral Hypothalamus GABAergic Neurons

하재선 서울대학교 대학원 2024 국내박사

Although eating is imperative for survival, few comprehensive methods have been developed to assess freely moving nonhuman primates' eating behavior. In the current study, I distinguished eating behavior into appetitive and consummatory phases and developed nine indices to study them using manual and deep learning-based (DeepLabCut) techniques. The indices were utilized to three rhesus macaques by different palatability and hunger levels to validate their utility. To execute the experiment, I designed the eating behavior cage and manufactured the artificial food. As a result, the indices of highest utility for hunger effect were approach frequency and consummatory duration. Appetitive composite score and consummatory duration showed the highest utility for palatability effect. To elucidate the effects of hunger and palatability, I developed 2D visualization plots based on manual indices. These 2D visualization methods could intuitively depict the palatability perception and hunger internal state. Furthermore, the developed deep learning-based analysis proved accurate and comparable with manual analysis. When comparing the time required for analysis, deep learning-based analysis was 24-times faster than manual analysis. Moreover, temporal and spatial dynamics were visualized via manual and deep learning-based analysis. Based on temporal dynamics analysis, the patterns were classified into four categories: early decline, steady decline, mid-peak with early incline, and late decline. Heatmap of spatial dynamics and trajectory-related visualization could elucidate a consumption posture and a higher spatial occupancy of food zone in hunger and with palatable food. Moreover, among feeding behaviors, maladaptive feeding behavior is the primary cause of modern obesity. While the causal influence of the lateral hypothalamic area (LHA) on eating behavior has been established in rodents, there is currently no primate-based evidence available on naturalistic eating behaviors. I also investigated the role of LHA GABAergic (LHAGABA) neurons in eating using chemogenetics in the same three macaques. LHAGABA neuron activation significantly increased naturalistic goal-directed eating behaviors and food motivation, predominantly for palatable food. Positron emission tomography and magnetic resonance spectroscopy validated chemogenetic activation. Collectively, this study describes a newly developed and validated multi-phase method for assessing freely moving nonhuman primate eating behavior using manual and deep learning-based analyses. These effective tools will prove valuable in food reward (palatability effect) and homeostasis (hunger effect) research. Further, my study elucidates the role of LHAGABA neurons in eating and obesity therapeutics for primates and humans. Keyword: Non-human primates; Naturalistic eating behavior; Assessment method; Lateral hypothalamus area; GABAergic neuron; Chemogenetics; manual analysis; deep learning-based analysis 식사는 생존에 반드시 필요하지만, 자유롭게 움직이는 원숭이들의 식사 행동을 평가하기 위한 포괄적인 방법은 몇 개 없다. 본 연구에서는 식사 행동을 욕구 및 소비 단계로 구분하고, 수동 및 딥 러닝 기반 (딥랩컷) 기술을 사용하여 이를 연구하기 위해 아홉 가지 지표를 개발하였다. 이 지표들은 다양한 맛과 굶주림 수준을 가진 세 마리의 원숭이에게 적용되어 그 유용성을 검증하였다. 실험을 실행하기 위해 식사 행동 용 케이지를 설계하고 실험에 사용되는 식품을 제조하였다. 그 결과, 굶주림 효과에 대한 최고의 유용성 지표는 음식에 대한 접근 빈도와 음식을 먹는 시간이었다. 식욕 합성 점수와 음식 먹는 시간은 맛 효과에 대한 최고의 유용성을 나타냈다. 배고픔과 맛에 대한 효과를 밝히기 위해 수동 지표를 기반으로 2차원 시각화 플롯을 개발하였다. 이러한 2차원 시각화 방법은 맛 지각 및 굶주림 내부 상태를 직관적으로 나타낼 수 있었다. 또한, 개발된 딥러닝 기반 분석은 수동 분석과 정확도가 비슷함이 입증되었다. 분석에 소요되는 시간을 비교했을 때, 딥 러닝 기반 분석은 수동 분석보다 24배 빨랐다. 또한, 시간적 및 공간적 역학은 수동 및 딥 러닝 기반 분석을 통해 시각화 되었다. 시간적 역학 분석을 기반으로, 패턴은 초기 하락, 안정적 하락, 초기 상승과 함께 중간 피크 및 지연 하락으로 분류되었다. 공간적 역학의 히트맵 및 궤적 관련 시각화는 굶주림과 맛있는 음식을 함께 했을 때의 먹는 자세와 음식 영역에서의 공간 점유율을 명확히 할 수 있었다. 또한, 이러한 섭식 행동 중에서 비적응적 섭식행동이 현대 비만의 주요 원인이다. 시상하부 외측 영역의 원숭이 섭식 행동에 대한 인과적 영향은 설치류에서 이미 입증되었지만, 자연스러운 식사 행동에 대한 원숭이 기반 연구는 현재 없다. 또한, 동일한 세 마리의 원숭이를 대상으로 화학 유전학을 사용하여 시상하부 외측영역의 억제성 뉴런의 목표 지향적 섭식행동을 연구하였다. 시상하부 외측영역의 억제성 뉴런의 활성화는 식사의 목표 지향적 행동 및 음식 동기를 유의하게 증가시켰으며, 특히 맛있는 음식에 대해 뚜렷하게 나타났다. 양전자 방출 단층촬영 및 자기 공명 분광법은 화학 유전학적 활성화를 검증하였다. 총괄적으로, 본 연구는 자유롭게 움직이는 비인간 원숭이 식사 행동을 평가하기 위한 새로운 다단계 방법을 수동 및 딥 러닝 기반 분석을 사용하여 개발하고 검증하였다. 이러한 효과적인 도구들은 식품 보상 (맛 효과) 및 균형 (굶주림 효과) 연구에 유용할 것이다. 더 나아가, 우리의 연구는 원숭이와 인간을 위한 식사 및 비만 치료에 시상하부 외측영역의 뉴런의 역할을 밝혔다. 주요어: 비인간영장류; 자유섭식행동; 섭식행동지표; 시상하부 외측영역; 억제성 뉴런; 화학유전체학; 수동 분석; 딥러닝 기반분석

확산텐서영상을 이용한 다계통 위축증의 조기진단과 감별진단에 관한 연구 : DTI is useful for early diagnosis of MSA, separating from Parkinson's disease

박성연 가천의과학대학교 일반대학원 2010 국내석사

Differential diagnosis of MSA-p from PD is notoriously difficult, especially in the early stage. We studied 19 MSA (6 MSA-p, 4 MSA-mixed, 9 MSA-c), 7 PD and 14 normal subjects. We used 1.5T MR scanner and the DTI parameters are single-shot EPI sequence, b = 900s/mm2 and 30 directions. We showed that DTI selectively detected lesions in the middle cerebellar peduncle and/or posterior putamen in MSA patients. Our data showed the possible degeneration of the middle cerebellar peduncle precedes clinical appearance of cerebellar ataxia, and suggested that MSA-p can be separated from PD even if the patient shows parkinsonism only. 다계통 위축증은 파킨슨병과 그 증상이 매우 유사하여, 특히 초기 단계 일 때, 감별이 매우 어렵다. 확산텐서영상을 이용해 소뇌와 조가비핵의 축삭변성(axonal degeneration)을 정량적으로 분석함으로써, 다계통 위축증과 파킨슨병의 조기 진단과 더불어 확실한 감별 진단을 할 수 있는 결과를 얻을 수 있었다.

7T MRI를 이용한 시상핵 영상 : Thalamic Subnuclei Imaging Using The 7T MRI

김남범 가천의과학대학교 일반대학원 2010 국내석사

An outstanding interest in the thalamus has remained largely due to its importance as a role of gateway to higher brain center involved in cognition, sleep, arousal. It has been also well known that relationships are observed between thalamic nucleic structures and specific symptoms characteristic of schizophrenia. The thalamus is one of the most complex structures in the central nervous system. It is not a unitary structure and the individual thalamic nuclei still remains a challenge. Beyond question, the area of application for 7T MRI studies is currently being extended to include novel research subjects. In the present study, 3D high resolution thalamus imaging has been attempted using ultra high field 7T MRI. 10 normal volunteers were recruited for the study. 3-D Magnetization Prepared Rapid Acquisition Gradient Echo (MPRAGE) sequence with high resolution to as high as 0.7 × 0.7 × 1.2 mm3 with home-made Rx/Tx coil used for the best differentiation among the subthalamic nuclei. ROI analysis was done to assess the MR signal intensity at each thalamic subnuclei. The marked separation between thalamic subnuclei was outstanding due to the high contrast. We could differentiate AN, MD, VL in the anterior extended to part of thalamus and CM, MPul, LPul in the posterior part. The mean MR intensity value and SD of each thalamic subnuclei were 0.4 and 0.07 in AN, 0.31 and 0.05 in MD, 0.59 and 0.09 in CM, 0.29 and 0.09 in Dsf, 0.73 and 0.08 in VA, 0.64 and 0.06 in VL, 0.68 and 0.06 in VPL and 0.28 and 0.06 in PUL, respectively. Correlation coefficients of the mean MR intensity values in thalamic subnuclei with large neuron cell density and small neuron cell density (Dom, R. 1976) were 0.90 and 0.99, respectively. In conclusion, the outstanding performance of the 7T MRI compared to 3.0T and 1.5T MRI enables to differentiate thalamic subnuclei with remarkable accuracy. Moreover, the signal intensity values acquired using the 7T MRI at each thalamic subnuclei have high correlation with neuronal cell density. Judging from the present results, thalamus image using the 7T MRI will be helpful to more understand the role of thalamus as sensory gateway as well as cognitive neuroscience and uncover the relationship between the cell density change or shape deformation of thalamic subnuclei and the thalamic related disease like schizophrenia. 시상핵은 인지, 수면 및 각성상태를 담당하는 뇌피질들이 기능을 원활히 수행하는데에 있어서 기능적인 관문으로서의 중요성과 함께 임상적으로는, 시상핵의 구조 및 기능적 변화와 정신분열증과의 연관성이 잘 알려져 있다. 시상핵은 작은 하위시상핵 (Thalamic subnuclei) 들이 모여 하나의 시상핵을 이루며 이를 영상화하고 국소화하는 과제는 앞서 기술한 바와 같이 그 중요성 때문에 오랜 동안 연구되어 왔다. 최근에는 뇌과학의 발달과 더불어 고해상도의 의료영상기기인 7T MRI와 같은 초고자장 MRI가 개발되었고 또한 이를 이용한 연구가 점점 활발해 지고 있다. 본 연구의 목적은 고해상도가 가능한7T MRI의 장점을 이용하여 뇌과학의 주관심 영역 중 하나인 시상핵들을 구분해 내는 데에 있다. 이를 위하여10명의 건강한 정상인을 모집하여 7T MRI를 사용하여 시상핵 부위에서 고해상도 해부학적인 영상을 얻었다. 영상시퀸스는3D MPRAGE를 사용하였고 코일은 새장형 RF코일을 사용하였다. TR, TI, FA, Power 등의 영상 파라미터를 변화시키면서 최적의 영상을 구하였다. 결과적으로 시상핵의 Anterior nucleus (AD), Medial dorsal nucleus (MD), Ventral lateral nucleus (VL), Pulvinar (PUL) 등과 같이 내부핵의 구분이 가능하였으며 기존의 1.5T나 3T를 이용한 연구에서 보여진 시상핵 영상 보다 훨씬 높은 신호대잡음비와 대조도를 보여주었다. 관심영역 (ROI) 분석을 통해서 얻은 각 하위시상핵 (Thalamic subnuclei)의 영상강도와 현미경학적 분석에서 얻어진 세포 수와의 상관관계를 보면 큰 신경세포 수와는 0.9 그리고 작은 신경세포 수와는 0.99이다 (Dom, R. 1976). 결론적으로, 7T MRI를 이용한 시상핵 영상은 기존의 1.5T 나 3T 를 이용한 시상핵 영상에 비해서 높은 신호대잡음비와 대조도를 보여주었다. 그리고 7T MRI 를 이용하여 하위시상핵에서 얻어진 영상강도 (intensity value) 는 현미경하에서 얻어진 세포밀도와 매우 높은 상관관계를 나타내었다. 이러한 결과를 통해서 뇌과학 분야에서 시상핵에 대한 이해를 높이는데 기여할 것이며 특히 시상핵과 관계가 있다고 알려진 정신분열병과 같은 뇌질환을 이해하는 데에도 많은 기여를 할 것으로 기대 된다

Del-1을 이용한 인테그린 매개 암세포의 이동제어

류현진 울산대학교 대학원 2020 국내석사

TCR 과 Co-stimulatory ICD 직접 연결 엔지니어링을 통한 TCR-T 기능 향상 가능성

김종혁 울산대학교 일반대학원 2024 국내석사

This study proposes a novel approach to enhance the efficacy of adoptive T cell therapy (ACT), a form of immunotherapy for cancer treatment. Among ACT strategies, T cell receptor-engineered T (TCR-T) therapy can be applied to solid tumors by expressing TCRs on patient T cells to recognize tumor antigens and eradicate cancer cells. However, a significant challenge in ACT is the limited activation of T cells within the tumor microenvironment, leading to suppressed immune responses and reduced effectiveness. Therefore, we investigated methods to improve T cell function using the TCR-T system. Similar to techniques used in Chimeric Antigen Receptor T (CAR-T) therapies, we designed an engineering approach to directly link the intracellular domain (ICD) of co-stimulatory molecules to the TCR constant region. We aimed to assess the impact of this modification on T cell activation and anti-tumor effects. Using lentivirus-mediated gene delivery, we confirmed stable TCR expression levels in both cell lines and human primary cells. However, contrary to expectations, this modification did not enhance anti-tumor effects compared to conventional TCR in human primary cells; in some cases, these effects were diminished. Nevertheless, the engineering approach of directly linking the ICD of co-stimulatory molecules statistically significantly increased T cell activation levels compared to conventional TCR. These results resemble enhanced activation responses observed in CAR-T research, demonstrating the feasibility of a second-generation TCR-T system that successfully integrates signals 1 and 2. Therefore, the direct coupling of co-stimulatory molecule ICD to TCR via engineering provides a new strategy in TCR-T engineering to enhance ACT functionality, suggesting potential improvements in the field of immune oncology therapy

폐질환 환자 흉부 CT의 구역기관지 자동 라벨링을 위한 딥러닝 모델 개발

김명준 울산대학교 일반대학원 2026 국내석사

배경 및 목적: 폐질환 환자의 흉부 CT 영상에서 구역기관지를 수동으로 라벨링하는 작업은 시간 소모가 크고 관찰자 간 편차가 존재한다. 본 연구는 nnU-Net V2 를 기반으로 구역기관지 자동 분할 모델을 개발하고, 원본 CT 영상 접근이 제한되는 임상 환경을 가정하여 이진 마스크 및 거리 맵과 같은 파생 데이터 조합이 모델 성능에 미치는 영향을 비교 분석하고자 하였다. 방법: 다기관에서 수집된 폐질환 환자 370 명의 CT 데이터를 후향적으로 분석하였으며, 영상의학과 전문의 2 인의 교차 검증으로 정답 데이터를 구축하였다. 입력 데이터로 (1) CT 원본, (2) 이진 마스크, (3) 거리 맵을 사용하여 5 가지 조합의 3D nnU-Net 모델을 설계하였다. 내부 및 외부 검증 데이터셋에 대해 Dice 유사도 계수(DSC), 표면 Dice 계수(sDSC), 하우스도르프 거리(HD)를 포함한 다각적 지표로 성능을 평가하고 통계적으로 분석하였다. 결과: 모든 입력 데이터를 통합한 Model 5 가 내부 검증(DSC 0.781 ± 0.071) 및 외부 검증(DSC 0.693 ± 0.083) 데이터셋 모두에서 기준 모델(Model 1) 대비 통계적으로 유의미한 성능 향상을 보이며(p<0.05), 전반적으로 가장 균형 잡힌 결과를 나타냈다. 또한, 원본 CT 없이 파생 데이터만 사용한 Model 4 역시 기준 모델의 성능을 상회하였다. 정성적 분석을 통해 추가 입력 정보가 False Positive 및 위치 측정 오류(Wrong Location)를 효과적으로 감소시키는 것을 확인하였다. 결론: 본 연구에서는 폐질환 환자의 흉부 CT 영상에서 18 개 구역기관지(Segmental Bronchi)를 정밀하게 자동 분할하기 위한 딥러닝 모델을 제안한다. 모델의 학습 및 검증을 위해 다기관에서 수집된 370 명의 흉부 CT 데이터를 활용하였으며, 특히 천식 및 COPD 등 기도 변형이 심한 환자 데이터를 중점적으로 구축하여 임상적 효용성을 높였다. 방법론적으로는 최신 의료 영상 분할 프레임워크인 nnU-Net V2 를 기반으로 하되, 입력 데이터로 (1) CT 원본, (2) 이진 마스크, (3) 거리 맵(Distance Map)을 조합한 다중 채널 입력을 구성하여 모델이 해부학적 구조와 경계 정보를 효과적으로 학습하도록 설계하였다.

시린가레지놀이 해마 CA1의 흥분성 시냅스 전도와 피크로톡신으로 유도된 간질 유사 전기적 활성을 억제하는 기전에 관한 연구

조영선 서울대학교 2019 국내석사

신경세포 사이의 시냅스 전도는 신경세포에서 분비되는 신경전달물질에 의해 일어난다. 이 때, 신경전달물질이 분비되는 과정은 신경조절물질에 의해 촉진되거나 억제될 수 있다. 생리학적으로는 체내에서 분비되는 신경조절물질에 의해 시냅스 전도가 조절되지만, 그와 유사한 작용의 약물을 합성하거나 자연에서 추출, 정제하여 신경세포의 활성을 조절하는 데 사용되고 있다. 그 중, 식물에서 유래한 물질은 신경세포의 막수용체, 운반체 또는 이온 채널을 조절할 수 있으며, 이러한 특성에 관한 연구는 의과학 연구에 중요하다. 이에 본 연구에서는 식물에서 유래한 물질인 시린가레지놀(Syringaresinol, SYR)이 마우스 해마의 CA1 신경세포의 시냅스 전도에 미치는 영향을 확인하였다. 전기생리학 실험을 통해, 마우스의 해마 Schaffer collateral 경로를 자극하였을 때 측정되는 세포 외 흥분성 시냅스 전위(fEPSP)가 SYR에 의해 감소함을 확인하였으며, 억제성 시냅스에는 영향을 미치지 않음을 관찰할 수 있었다. SYR을 마우스 해마 CA1 슬라이스에 처리하였을 때, 쌍-펄스 비율(paired pulse ratio, PPR)이 증가하였다. 그러나 HEK293T 세포에 AMPA 수용체 발현을 유도하여 SYR을 처리하기 전, 후의 전류를 비교하였을 때 아무 변화가 관찰되지 않았다. 이를 통해 SYR이 시냅스 전 조절을 통해 흥분성 시냅스 전위를 감소시켰음을 확인하였다. 한편, N-ethylmaleimide (NEM)으로 전처리하면 SYR의 효과가 사라지는 것을 관찰하였다. 또한 SYR이 해마 CA1 신경세포의 칼슘이온 전류를 감소시키며 안정막 전위를 과분극시키는 것을 확인하였다. SYR의 이러한 흥분성 시냅스 전도 억제 작용은 해마 슬라이스에서 피크로톡신으로 유도된 간질 활성을 억제할 수 있었다. 이에 본 연구는 SYR이 시냅스 전 뉴런 말단에 작용하여 흥분성 시냅스 전도를 억제하는 새로운 신경조절물질임을 제시한다. Many neuromodulating drugs acting on the nervous system originate from botanical sources. These plant-derived substances modulate the activity of receptors, ion channels, or transporters in neurons. Their properties make the substances useful for medicine and research. In this study, I found that the plant lignan (+)-syringaresinol (SYR) suppresses excitatory synaptic transmission via presynaptic modulation. Bath application of SYR rapidly reduced the slopes of the field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) at the hippocampal Schaffer collateral (SC)-CA1 synapse in a dose-dependent manner. SYR preferentially affected excitatory synapses, while inhibitory synaptic transmission remained unchanged. SYR had no effect on the conductance or the desensitization of AMPARs but increased the paired-pulse ratios of synaptic responses at short (20-200 ms) inter-stimulus intervals. These presynaptic changes were accompanied by a reduction of the readily releasable pool size. Pretreatment of hippocampal slices with the Gi/o protein inhibitor N-ethylmaleimide (NEM) abolished the effect of SYR on excitatory synaptic transmission, while the application of SYR significantly decreased Ca2+ currents and hyperpolarized the resting membrane potentials of hippocampal neurons. In addition, SYR suppressed picrotoxin-induced epileptiform activity in hippocampal slices. Overall, this study identifies SYR as a new neuromodulating agent and suggests that SYR suppresses excitatory synaptic transmission by modulating presynaptic transmitter release.