이대한 교수 연구팀, 뇌 진화 메커니즘 발견

- 신경교세포의 진화적 역할 규명, 뇌 진화 연구에 새로운 전환점 제공 기대

▲ 생명과학과 이대한 교수

생명과학과 이대한 교수 연구팀은 스위스 로잔대학교의 리차드 벤톤(Richard Benton) 교수 연구팀과의 국제 공동연구를 통해 노니 열매 독성에 적응한 특수한 초파리의 뇌에서 신경교세포(glia)*의 기능과 진화적 중요성을 밝혀내는 데 성공했다. 연구팀은 세계 최초로 단일세포 전사체 분석(single-cell transcriptomics)을 활용해 초파리 종간 뇌 세포 구성의 변화와 진화 과정을 규명했다.

* 신경교세포(glia): 기존에 신경세포를 보조하는 세포로 주로 인식됐으나, 본 연구를 통해 환경 변화 적응에서 주연 역할을 수행할 수 있는 진화적 잠재력이 확인된 세포

기존 연구는 주로 신경세포에만 초점을 맞춰 뇌의 진화를 분석해 신경교세포의 역할과 중요성을 간과해 왔다. 본 연구는 종 간 차이가 제한적인 신경세포들에 비해, 혈-뇌 장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)을 구성하는 신경교세포를 비롯한 다양한 교세포 유형들에서 세포의 숫자나 유전자 발현에 큰 변화가 일어났음을 확인했다. 이는 신경교세포가 급격한 환경 변화 과정에서 뇌가 진화적으로 적응하는 데 결정적 역할을 한다는 것을 입증한 결과다.

▲ 초파리 단일세포 전사체 비교 뇌 지도(아틀라스)

제1저자 겸 교신저자인 이대한 교수는 “이번 연구를 통해 전체 중뇌(central brain)에 대한 종 간 비교 단일세포 전사체 아틀라스** 를 최초로 생성하여 뇌 진화 연구의 핵심 리소스를 마련하였으며, 이를 기반으로 신경교세포의 진화적 중요성을 제시하여 뇌 진화 연구에 있어 신경교세포를 적극적으로 탐구하는 계기가 될 것”이라며 “뇌 진화 연구의 새로운 모델을 제시한 것으로 평가받게 되기를 기대한다”고 밝혔다.

** 단일세포 전사체 아틀라스: 생명체를 이루는 세포들의 전체 유전자 발현 패턴을 단일 세포, 단일 유전자 수준에서 분석하여 그린 세포 유전자 발현 지도

이 연구는 한국연구재단(NRF) 및 유럽연구위원회(ERC)의 지원으로 수행되었으며, 생물학 분야 저명 국제학술지 PLOS Biology에 2025년 4월 29일 게재되었다.

※ 논문명: Comparative single-cell transcriptomic atlases of drosophilid brains suggest glial evolution during ecological adaptation

※ 저널명: PLOS Biology

※ 저자명: Daehan Lee (교신저자 겸 제1저자), Richard Benton (교신저자), Michael P. Shahandeh, Liliane Abuin (공동저자)