Journal of Visualized Experiments (JoVE) 4월호에는 오하이오 마이애미 대학교 연구팀이 남극의 상시 빙하 피복 염호인 보니 호수(Lake Bonney)로 떠나는 과정을 다룬 논문이 게재되었습니다. 빛, 온기, 탄소원이 매우 부족한 빙하 아래의 가혹한 환경에서 생존할 수 있는 생물은 거의 없습니다. 원생생물(protists)이라 불리는 단세포 미생물은 보니 호수 하층에 서식하는 주요 미생물 군으로, 광합성을 통해 탄소를 생태계의 순환 과정으로 유입시킬 수 있습니다.
적절한 시료 채취 지점을 결정한 후, 저자들은 얼음을 뚫고 녹여 호수의 화학적 층상 구조를 이루는 수층 내 다양한 깊이에서 시료를 수집합니다. 수집된 시료는 여과 및 안정화를 위해 현장 실험실로 옮겨집니다. 처리 후, 수질 시료에 존재하는 미생물은 추가 실험을 위해 배양됩니다. 예를 들어, 저자들은 농축 배양액이 광합성 활성을 유지함을 보여주며, 향후 실험을 통해 원생생물의 생리학뿐만 아니라 이러한 생물이 전 지구적 지화학적 순환에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 더 잘 이해할 수 있을 것입니다.
임상 및 중개 의학(Clinical and Translational Medicine) 분야에서 JoVE는 부인과 종양 치료를 위한 체부 정위 방사선 치료(stereotactic body radiotherapy, SBRT)에 주목합니다. SBRT는 로봇 팔에 장착된 선형 가속기로 전달되는 방사선을 이용하여 종양을 생물학적으로 비활성화하는 최소 침습적 암 치료법입니다.
Case Medical Center 소속 저자들은 컴퓨터 단층촬영 영상을 기반으로 암 표적 주변의 다양한 깊이에 금 연조직 기준 표지자(fiducial markers)를 배치하는 방법을 설명합니다. 치료 계획 세션 동안 CT 및 PET 영상을 촬영한 후 이를 공동 등록(co-registered)합니다. 방사선 종양학자와 부인과 종양학자는 이 영상들의 안내에 따라 치료 중 표적이 될 암 부피를 지정하고, 손상되지 않아야 할 주변 정상 구조물의 윤곽을 설정합니다. 치료 시작 시, 표적 위치 결정 시스템이 교차 평면 방사선 영상을 통해 기준 표지자를 검출하며, 표지자의 위치를 이전에 획득한 영상 데이터와 비교합니다.
치료 중에는 발광 다이오드가 환자의 움직임을 추적하여 호흡 패턴과 기준 표지자의 위치를 상관시키며, 이를 통해 방사선을 정확하게 조사할 수 있습니다. 환자 고정 시 발생하는 합병증을 극복함으로써, 저자들은 본 연구의 정위적 체부 방사선 치료 절차가 주변 구조물로의 선량은 제한하면서 표적 부피에 방사선을 정밀하게 전달할 수 있음을 보여줍니다.
생체공학 섹션에서 JoVE는 누에 고치를 이용해 생체 적합성 기판을 제작하는 방법에 관한 논문을 소개합니다. 먼저, 고치의 오염 여부를 선별한 후 처리 과정을 통해 실크 추출물을 생성합니다. 이 추출물을 PDMS 몰드 위에 올리는데, 이 몰드는 표면에서 건조되는 실크 필름에 특정 패턴을 형성하도록 설계되었습니다. 건조가 완료되면 실크 필름은 워터 어닐링(water annealing)이라고 불리는 공정을 거치며, 이를 통해 필름이 투명해져 현미경 관찰에 최적화된 상태가 됩니다. 필름에 세포를 파종한 후, 저자들은 마이크로 패턴이 형성된 실크 기판에서 세포 이동을 추적하는 것이 기존의 일반적인 조직 배양 표면에서만큼 용이하다는 것을 보여줍니다. 실크 필름의 생체 적합성과 화학적 및 구조적 변형 가능성은 의료 기기 설계와 같은 in vivo 응용 분야에서 이를 매력적인 후보 재료로 만듭니다.
놀랍게도, 이번 4월 JoVE가 헤르페스 심플렉스 바이러스의 잠복 및 활성화를 연구하는 데 사용되는 혁신적인 일차 교감 신경세포 배양 시스템을 다루면서, 일차 신경세포 배양이 면역 및 감염 섹션에 포함되었습니다.
말초 뉴런은 재활성화 사건의 근원이 되는 헤르페스 바이러스의 저장소 역할을 합니다. 말초 뉴런 배양을 확립하기 위해 배아 생쥐로부터 상경신경절을 분리하고, 소화 및 해리 과정을 거쳐 96-well 플레이트에 분주합니다. in vitro 배양 약 6일째에, 바이러스-GFP 융합 단백질을 인코딩하는 헤르페스 바이러스를 용해성 복제 억제제와 함께 세포에 첨가합니다. 억제제를 제거하면 잠복 상태의 바이러스가 재활성화되며, 형광 현미경을 통해 GFP 발현을 관찰할 수 있습니다. GFP 형광을 나타내는 well의 수를 측정함으로써, 저분자 화합물이나 유전자 침묵 올리고뉴클레오타이드가 바이러스 재활성화를 억제하거나 유도하는 능력을 테스트할 수 있으며, 이는 HSV-1 감염 관리를 돕는 새로운 치료제를 발굴하기 위한 잠재적 도구로서 본 분석법을 활용 가능하게 합니다.
이 짧은 요약은 JoVE가 4월에 발표할 50편의 논문 중 4편만을 설명합니다. 그 외 주목할 만한 발표 내용으로는 X선 전산화 단층촬영을 이용한 쥐의 비만 정량화 방법, 제브라피쉬 심장의 심근경색 유도, 그리고 적출된 척수의 역행성 표지법 등이 있습니다. 계속해서 지켜봐 주시기 바랍니다.