다광자 현미경을 통해 제브라피쉬의 사회적 행동 조사

과제

토론토 대학교 및 부속 아동 병원(Hospital for Sick Children)에서 박사 과정을 이수 중인 Neil Merovitch는 운동 장애의 일종인 근육긴장이상증 재활 경험이 있기에 보다 의욕적으로 연구에 임하고 있는 신경과학 연구원입니다. "현재 제 연구는 신경과학을 이해하기 위해 제브라피쉬의 사회적 행동에 초점을 맞추고 있습니다. 제브라피쉬를 모델 생물로 선택한 이유는 신경계가 단순하고 인간과 유사한 유전자를 가지고 있기 때문입니다."라며 Neil은 다음과 같이 덧붙입니다. "저는 동료들과 함께 사회적 인식과 관련된 특정 뇌 영역과 이 과정에서 뇌의 연결이 어떻게 강화되거나 약화되는지에 대해 연구하고 있습니다." 아울러, 이러한 연구 중 일부에서는 뇌 연결의 형성과 조정에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있는 '코필린'이라는 단백질을 과발현하는 형질전환 제브라피쉬를 사용하고 있다고 그는 설명합니다. 이 단백질은 녹색 형광 단백질(GFP)에 융합되며 형광 현미경으로 관찰할 수 있습니다. 간단히 말하면, Neil은 GFP 리포터를 사용하여 사회적 기억과 관련된 뇌 연결의 변화를 이미지로 표현하고자 했습니다. 이러한 기억은 예를 들어 새로 들어온 제브라피쉬와 친숙한 제브라피쉬를 구별하는 것과 같은 사회적 상호작용 과정을 통해 형성됩니다. 관련 실험에서는 GFP보다 긴 파장의 형광 리포터가 사용됩니다.

솔루션

Neil은 연구자 Georgiana Forguson 및 Daphne Tam과 협력해 오고 있으며 연구에 최적인 도구를 가지고 있습니다. 바로 Coherent 레이저 2개가 장착된 최첨단 다광자 현미경입니다. GFP의 최적 이광자 여기를 위한 920nm의 출력을 갖춘 고정 파장 Axon 레이저와 1040nm의 추가 고정 출력을 갖춘 파장 조정 가능한Chameleon Discovery NX 가 장착됐는데, 두 레이저는 함께 작용하여 적색 형광 리포터의 이광자 여기에 필요한 긴 파장에서도 충분한 출력을 제공합니다. 이 두 레이저에는 빠른 스캔 중에 심층 이미징을 단순화하고 블랭킹할 수 있도록 레이저 출력을 빠르게 직접 제어하는 통합 (TPC) 기능이 탑재되어 있습니다.

Neil은, 광학 성능(예: 파장 조정, 출력)외에도, 실시간 이미징 연구에서 Axon과 Discovery를 사용하는 주요 이유로 TPC기능의 장점을 언급합니다. 또한 "혹시 레이저에 문제가 발생할 경우 기본적으로 가동 중단 없이 Coherent로부터 교체 레이저를 즉시 배송받을 수 있기에 전적으로 마음을 놓입니다. "라며 Coherent와의 교체 서비스 계약의 유용성을 강조합니다.

결과

2022년 현재 Neil은 이 다용도 현미경으로 얻은 새로운 데이터를 이미 수집하여 분석하고 있다고 전하고 있습니다(아래 그림 참조). 특히 그는 "이 연구가 신경발달 장애 및 지적 장애를 가진 일부 사람들에게서 나타나는 사회적 기억 결함의 신경학적 기저를 전반적으로 파악하는 데 기여할 수 있기를 기대합니다. 제 목표는 근육긴장이상증에 대한 연구가 저에게 도움이 된 것처럼 이 연구가 언젠가는 다른 사람들에게 도움이 되는 것입니다."라고 포부를 밝힙니다.

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