초록 ▼

○ 뇌 특정영역의 광자극 및 전기신호 모니터링을 위한 무선 시스템 개발
- 이중탐침: 광자극(blue light) 및 전기신호 센싱
- 무선통신: 블루투스 기반 양방향 무선통신
- 무선전력: 소형 배터리 기반 무선 저전력 시스템 구현
- 무선제어: 연구자의 무선 조종으로 광조절이 가능한 제어 프로그램 개발
- 생체적합성: 장기간 삽입 유지에 안전한 소재 및 유연성 확보
○ 특정 신경세포의 선택적 자극이 가능한 광유전학/화학유전학 기술 개발
- 신경세포 선정: 섭식행동을 관장하는 시상하부 외측부

○ 뇌 특정영역의 광자극 및 전기신호 모니터링을 위한 무선 시스템 개발
- 이중탐침: 광자극(blue light) 및 전기신호 센싱
- 무선통신: 블루투스 기반 양방향 무선통신
- 무선전력: 소형 배터리 기반 무선 저전력 시스템 구현
- 무선제어: 연구자의 무선 조종으로 광조절이 가능한 제어 프로그램 개발
- 생체적합성: 장기간 삽입 유지에 안전한 소재 및 유연성 확보
○ 특정 신경세포의 선택적 자극이 가능한 광유전학/화학유전학 기술 개발
- 신경세포 선정: 섭식행동을 관장하는 시상하부 외측부 GABA 신경세포
- 신경세포 광센서 표지: 감광유전자(channel rhodopsin) 또는 DREADD 탑재 바이러스 주입/발현
- 뇌조직내 정밀주입: MRI를 이용하여 타깃지점의 좌표를 확인하고 뇌정위 주입(바이러스/전극)
○ 섭식행동의 즉각적인 원격제어를 통한 영장류 행동 조절 가능성 검증
- 행동평가: 음식 섭취 행동 평가 및 음식선호도 검사 방법 개발
- 구현: 약물에 의한 섭식행동 제어 성공
○ 논문게재 6건
○ 특허출원 1건
○ 기술이전 1건 진행중 (정위장치, 3천만원)
○ ‘국가과학기술연구회’ 2021년도 선행융합연구사업에 선정되어 후속 연계 사업 수주
- 과제명: 선택적 뇌 신경회로 조절을 통해 난치성 뇌질환 치료에 활용할 수 있는 영장류 광유전학/화학유전학 플랫폼 개발 선행연구


(출처 : 보고서 요약서(보고서 초록) 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서(보고서 초록) ... 3
• 목차 ... 4
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 5
• 제 1절. 영장류 광유전학 연구현황 및 필요성 ... 5
• 제 2절. 시상하부 외측영역 GABA 신경세포 특이적 광유전체 바이러스 개발 ... 8
• 제 3절. 뇌 특정영역의 특정 신경세포에 자극과 센싱이 동시에 가능한 무선 광자극/전기신호 측정 시스템 개발 ... 10
• 제 4절. 영장류의 섭식행동 제어에 적용하여 가능성 검증 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 제 1절. 국내 기술 수준 및 시장 현황 ... 12
• 제 2절. 국외 기술 수준 및 시장 현황 ... 15
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 19
• 제 1절. 광자극과 전기신호 센싱이 동시에 가능한 optrode 개발 ... 19
• 제 2절. 표적세포 타깃지점 도출 ... 23
• 제 3절. 원숭이 섭식행동평가 체계 개발 및 구축 ... 29
• 제 4절. 특정 신경세포에 특이적으로 발현하는 광유전체 바이러스 개발 ... 45
• 제 5절. 바이러스 주입 및 발현 효율 검증 (설치류 실험) ... 47
• 제 6절. 영장류 뇌 삽입형 무선 optrode 시스템 개발 ... 48
• 제 7절. 바이러스 발현 이후 optrode에 의한 기능적 효율 검증 (설치류 실험) ... 54
• 제 8절. 바이러스 주입 및 발현 효율 검증 (영장류 실험) ... 57
• 제 9절. 바이러스 발현 이후 optrode에 의한 기능적 효율 검증 (영장류 실험) ... 63
• 제 10절. 무선 optrode 시스템 적용을 위한 원숭이 섭식행동평가 체계 고도화 ... 67
• 제 11절. 디바이스 수정 제작 및 자극 파라미터 최적화 ... 84
• 제 12절. 바이러스 주입 및 발현 효율 최적화 (영장류 실험) ... 89
• 제 13절. 바이러스 발현 이후 optrode에 의한 기능적 효율 최적화 (영장류 실험) ... 93
• 제 14절. 약물주입 디바이스 개발, 적용, 세포의 전기신호 활성도 변화에 대한 검증 (영장류 실험) ... 95
• 제 15절. 표적세포의 섭식행동 기능 규명 ... 100
• 제 16절. 표적세포 특이적 섭식행동 수행중 광자극 이후 제어 최적화 (영장류 실험) ... 104
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 114
• 제 1절. 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 114
• 제 2절. 관련분야의 기술 발전 기여도 ... 115
• 제 3절. 정량적 성과목표 계획 대비 성과 ... 116
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 117
• 제 1절. 추가연구의 필요성 ... 117
• 제 2절. 타 연구에의 응용 ... 117
• 제 3절. 기업화 추진방안 ... 118
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 119
• 제 7 장 연구시설‧장비 현황 ... 122
• 제 8 장 참고문헌 ... 122
• 끝페이지 ... 123