Wierenga 실험실은 MultiClamp 700B 미세전극 증폭기를 사용하여 억제성 시냅스의 분자 메커니즘을 연구합니다.

도전

Donders 연구소의 Wierenga 박사 실험실은 분자 신호와 신경 활동을 통한 뇌 연결의 형성과 조절을 조사하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히 강조하는 점은 뇌 세포의 활성화 및 정보 처리를 제어하는 데 중요한 역할을 하는 억제성 시냅스를 이해하는 것입니다. 이러한 시냅스는 뇌 발달과 학습 중에 신경 회로를 형성하는 데 필수적입니다. 다양한 뇌 장애, 특히 자폐증과 같은 신경발달 장애는 억제성 시냅스의 특정 결함과 연관되어 있습니다. 연구팀의 주요 목표는 이러한 시냅스의 형성과 가소성에 기초가 되는 분자 기전을 밝히고 뇌의 정보 처리에 미치는 영향을 이해하는 것입니다.

연구팀은 시냅스 변화가 억제 전류에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 내재적(Intrinsic) 흥분성이 이온채널의 변화에 의해 어떻게 영향을 받는지 확인하기 위해 전체 세포 패치-클램프 기록을 수행합니다. 개별 뇌 세포에서 기록을 수행하고, 전기생리학 측정과 고급 현미경 기술을 종종 결합하며, 시간이 지남에 따라 살아있는 뇌 세포의 변화를 추적합니다. 이러한 실험은 기술적으로 까다로우며 안정적이고 신뢰할 수 있는 전기생리학적 기록에 결정적으로 의존합니다.

솔루션

시냅스에서 생성된 작은 전류를 측정하기 위해 연구팀은 MultiClamp 700B 미세전극 증폭기에 의존합니다. Wierenga 팀은 개별 흥분성 시냅스를 활성화하기 위해 2광자 글루타메이트 해체를 수행했으며 바이오센서를 사용하여 칼슘, 염화물 및 cAMP/PKA와 같은 세포 내 신호 분자를 Monitoring하고 있습니다. Wierenga 박사 연구팀은 10년 넘게 전기생리학과 첨단 현미경을 성공적으로 통합해 왔습니다.

1. 패치 피펫을 통해 형광 염료(레드)로 채워진 CA1 피라미드 세포는 수지상 가지 부위를 밝혀냅니다. 연구팀은 이 흥분성 피라미드 세포와 주변 억제성 뉴런(그린)의 상호작용을 조사합니다.

Axon Instruments 패치 클램프 증폭기

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사용한 제품

Axon Instruments® 시리즈 증폭기는 전체 범위의 패치 클램프 실험을 위한 동급 최고의 솔루션을 제공합니다. 증폭기 포트폴리오에는 Ultra Low-Noise 단일 채널 기록용 Axopatch™ 200B, 전세포 전압 클램프 및 고속 전류 클램프 기록용 MultiClamp™ 700B 및 2전극 전압 클램프 및 전류 클램프 기록용 Axoclamp™ 900A가 포함됩니다.

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결과

최근 연구에서 연구팀은 신경발달 장애와 관련된 시냅스 연결의 변화를 조사했습니다(Peerboom et al., 2023). 이러한 장애를 시뮬레이션하기 위해 신경 발달 질환에서 관찰된 지연과 유사한 배양된 뇌 절편에서 발달 지연을 유도했습니다. 전기생리학적 기록을 통해 연구팀은 시냅스 연결의 발달 과정과 이 절편 내에서 발달하는 뇌 세포의 발달 특성을 추적했습니다. 이러한 실험은 신경발달 장애의 복잡한 성격에 대한 귀중한 통찰력을 제공하고 그 복잡성을 밝혀줍니다. 향후 연구에서 연구팀은 특정 행동 변화에 대한 전기생리학적 변화(Bijlsma et al., 2023)와 신경발달 장애의 연관성을 강화할 계획입니다.

참고문헌

Dr. Corette Wierenga에 대해 더 알아보기

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